Режимы движения жидкости. Число Рейнольдса

Предположение о существовании двух режимов движения жидкости было высказано русским ученым Д. И. Менделеевым еще в 1880 г., и в 1883 г. было подтверждено экспериментально английским ученым О. Рейнольдсом. Рейнольдс пропускал воду через стеклянные трубки (разного диаметра). Регулируя скорость движения воды в них кранами 1 и 5 (рис. 86), по тонкой трубке 3 в стеклянную трубку 4 подводилась окрашенная жидкость из сосуда 2. Средняя скорость движения υ (м/с) в трубке 4 с площадью живого сечения 5 определялась по объему воды V, поступившей в сосуд 6 за время t(с): υ = V/St. Для поддержания постоянного напора использовалась сливная трубка 7.

Опыт показал, что при малых скоростях движения воды в трубке 4 окрашенная жидкость движется в виде тонкой струйки внутри нее, не перемешиваясь с водой (ламинарный режим). При больших скоростях движения воды струйка окрашенной жидкости размывается (турбулентный режим). Переходная скорость движения от одного режима к другому называется критической. Основным критерием служит безразмерный параметр Rе — число Рейнольдса:

где V — средняя скорость потока, м/с; d — диаметр трубы, м; v — кинематический коэффициент вязкости, м²/с.

Значение числа Рейнольдса Rе = 2300 называют критическим. В круглых гладких трубах при Rе <2300 режим движения ламинарный, при Re>2300— турбулентный.