Laminar Flow vs Turbulent Flow
พลวัตของไหลเป็นส่วนสำคัญของฟิสิกส์คลาสสิก และการประยุกต์ใช้งานตั้งแต่การชลประทานไปจนถึงสรีรวิทยาของมนุษย์ มีส่วนสนับสนุนด้านวิศวกรรมที่สำคัญในด้านการบินและอวกาศ ทางทะเล การชลประทาน ไฮดรอลิค และสาขาวิชาอื่น ๆ อีกมากมาย
การไหลของของไหลแตกต่างกันไปในแต่ละสถานะ และเพื่อความสะดวกในการวิเคราะห์ การไหลจะถูกจัดประเภทตามระบบต่างๆ โดยที่คุณสมบัติของของไหล เช่น ความเร็ว ความดัน ความหนาแน่น และความหนืด เป็นตัวกำหนดลักษณะของแต่ละสภาวะ การไหลแบบปั่นป่วนและการไหลแบบลามินาร์เป็นสองประเภทหลักของระบบการไหล
Laminar Flow คืออะไร
เมื่ออนุภาคของไหลไหลโดยไม่ตัดเส้นทางของกันและกัน และความเร็วของอนุภาคจะสัมผัสโดยตรงกับเส้นทางของอนุภาค การไหลจะถือว่ามีความคล่องตัว เมื่อกระแสไหลเกิดขึ้น ชั้นของอนุภาคของเหลวมักจะเลื่อนเหนืออนุภาคที่อยู่ติดกันโดยไม่รบกวนการเคลื่อนที่ของผู้อื่น และสิ่งนี้เกิดขึ้นในชั้นหรือแผ่นชั้นของการไหลของของไหล กระแสดังกล่าวเรียกว่ากระแสลามินาร์ การไหลแบบลามินาร์หรือการไหลแบบคล่องตัวเกิดขึ้นเมื่อความเร็วของของไหลค่อนข้างต่ำ
ในการไหลเรียบ ชั้นที่สัมผัสกับพื้นผิวนิ่งจะมีความเร็วเป็นศูนย์ และในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิว ความเร็วของชั้นมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ความเร็ว ความดัน ความหนาแน่น และคุณสมบัติไดนามิกของไหลอื่นๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในทุกจุดในช่องว่างของการไหล
หมายเลข Reynolds เป็นเครื่องบ่งชี้ว่าของไหลสามารถไหลผ่านเป็นชั้นๆ ได้ดีเพียงใด เมื่อจำนวน Reynolds ต่ำ การไหลมีแนวโน้มที่จะเป็นชั้นเชิง และแรงหนืดเป็นรูปแบบที่โดดเด่นของปฏิสัมพันธ์ระหว่างชั้นต่างๆเมื่อจำนวน Reynolds สูง การไหลมีแนวโน้มที่จะปั่นป่วน และแรงเฉื่อยเป็นรูปแบบปฏิสัมพันธ์ที่โดดเด่นระหว่างชั้นต่างๆ
กระแสปั่นป่วนคืออะไร
เมื่อคุณสมบัติของของไหลในกระแสแปรผันอย่างรวดเร็วตามเวลา เช่น เมื่อการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว ความดัน ความหนาแน่น และคุณสมบัติการไหลอื่นๆ แสดงการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มและตามอำเภอใจ การไหลเรียกว่ากระแสปั่นป่วน
การไหลของของไหลภายในท่อทรงกระบอกสม่ำเสมอที่มีความยาวจำกัดหรือที่เรียกว่ากระแส Poiseuille จะมีความปั่นป่วนในการไหลเมื่อหมายเลข Reynolds ถึงจำนวนวิกฤต 2040 อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปการไหลอาจไม่ชัดเจน จะปั่นป่วนเมื่อจำนวน Reynolds มากกว่า 10000
กระแสน้ำปั่นป่วนมีลักษณะเฉพาะโดยธรรมชาติ การแพร่กระจาย และกระแสน้ำวน กระแสน้ำประกอบด้วยกระแสน้ำวน กระแสน้ำข้าม และกระแสน้ำวน
กระแสน้ำไหลเชี่ยวและกระแสน้ำเชี่ยวกรากแตกต่างกันอย่างไร
• ในการไหลแบบราบ การไหลเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำและจำนวนเรย์โนลด์สต่ำ ในขณะที่กระแสความปั่นป่วนเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงและจำนวนเรย์โนลด์สสูง
• ในการไหลแบบลามินาร์ เส้นทางของเส้นของไหลจะปกติและคล่องตัว โดยที่ไม่มีการรบกวนด้านข้างของเส้นทางของของไหลและของไหลไหลเป็นชั้นๆ ในกระแสน้ำที่ปั่นป่วน รูปแบบการไหลจะไม่สม่ำเสมอและโกลาหล ซึ่งเกิดกระแสน้ำวน กระแสน้ำวน และกระแสน้ำข้าม
• ในการไหลแบบลามินาร์ คุณสมบัติของของไหล ณ จุดในอวกาศจะคงที่ตามเวลาในขณะที่ในการไหลแบบปั่นป่วน คุณสมบัติของของไหล ณ จุดหนึ่งจะเป็นแบบสุ่ม