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Klassifizierung von Strömungen, laminaren und turbulenten Strömungen

Eine Strömung kann laminar, turbulent oder übergangsweise sein. Dies wird zu einer sehr wichtigen Klassifizierung der Ströme und wird durch das Experiment von Osborne Reynolds (1842 – 1912) anschaulich dargestellt. In eine Strömung durch ein Glasrohr (Abb.7.2., ) er injizierte einen Farbstoff, um die Art des Flusses zu beobachten. Wenn die Geschwindigkeiten gering waren, schien die Strömung einem geraden Weg zu folgen (mit einer leichten Unschärfe aufgrund der Farbdiffusion). Als die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wurde, schwankt der Farbstoff und man beobachtet intermittierende Ausbrüche. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit weiter erhöht wird, ist der Farbstoff verschwommen und scheint das gesamte Rohr zu füllen. Dies nennen wir laminare, Übergangs-und turbulente Strömungen.

Abbildung 7.,2: Reynolds Experiment

Ein ähnliches Experiment kann heute mit einem Hot WireAnemometer durchgeführt werden, das momentane Geschwindigkeiten an einem Punkt misst.Die Spuren der Geschwindigkeit an den drei Strömungsregimen werden inFig gezeigt.7.3. Es ist klar, dass, während die laminare Strömung eine vorherrschende hatvelocity in der Hauptströmungsrichtung, turbulente Strömung hat asignificant Komponente der Geschwindigkeit in der Strömungsnormalrichtung.Während der laminare Fluss „geordnet „ist, ist der turbulente Fluss“ zufällig“und“chaotisch“.

Abbildung 7.,3: Heißdrahtsignale für turbulente Strömung (oben), Übergangsströmung (Mitte) und laminare Strömung (unten)

Es wird auch festgestellt, dass eine Strömung in einem Rohr laminar ist, wenn die ReynoldsNumber (basierend auf dem Durchmesser des Rohrs) kleiner als 2100 ist und istturbulent, wenn sie größer als 4000 ist. Zwischen diesen beiden Grenzen herrscht ein Übergangsfluss. Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass die Menschen den laminaren Fluss bei sehr hohen Reynoldszahlen durch sorgfältig überwachte Bedingungen erhalten haben.

Dies ist eine Vernichtung, um das Reynolds-Experiment durchzuführen.,


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