Досліди показують, що можливі два режими або два види течії рідин і газів в трубах: ламінарний і турбулентний.
Зазначені течії рідини можна спостерігати на приладі, представленому на малюнку 3.11. Він складається з резервуара А з водою, від якого відходить скляна труба В з краном З па кінці, і судини D з індикаторної підфарбованою рідиною, яка може по трубці вводитися тонкою цівкою всередину скляної труби В.
Якщо декілька відкрити кран С і дати можливість воді протікати в трубі з невеликою швидкістю, а потім за допомогою крана Е впустити індикаторну рідина в потік води, то побачимо, що введена в трубу підфарбована рідина не буде перемішуватися з потоком води. Цівка фарби буде чітко видимою уздовж всієї скляної труби, що вказує на шаруватий характер перебігу рідини і на відсутність перемішування. П'єзометр або трубка Піто, приєднані до труби, покажуть незмінність тиску і швидкості за часом, відсутність коливань (пульсацій). Це так зване ламинарное (шаруваті) перебіг.
При поступовому збільшенні швидкості течії води в трубі шляхом відкриття крана З картина перебігу спочатку не змінюється, але потім при певній швидкості течії настає швидке її зміна. Цівка підфарбованою рідини після виходу з трубки починає коливатися, потім розмиватися і перемішуватися з потоком води, причому стають помітними вихреобразования і обертальний рух рідини. П'єзометр і трубка Піто показують безперервні пульсації тиску і швидкостей в потоці води. Перебіг стає, як його прийнято називати, турбулентним (див. Рісунок3.11, вгорі).
Якщо зменшити швидкість потоку, то відновиться ламінарний плин.
Отже, ламінарним називається шарувату протягом без перемішування частинок рідини і без пульсацій швидкостей і тиску. За такого перебігу все лінії струму визначаються формою русла, по якому тече рідина. При ламінарному плині рідини в прямій трубі постійного перетину все лінії струму спрямовані паралельно осі труби, т. Е. Прямолінійно; відсутні поперечні переміщення рідини.
Турбулентним називається перебіг, що супроводжується інтенсивним перемішуванням рідини і пульсаціями швидкостей і тисків. При турбулентному плині вектори швидкостей мають не тільки осьові, а й нормальні складові, тому поряд з основним поздовжнім переміщенням рідини уздовж русла відбуваються поперечні переміщення (перемішування) і обертальний рух окремих обсягів рідини.
Режим течії даної рідини в даній трубі змінюється при цілком певній середньої по перетину швидкості течії # 965; кр. яку називають критичною. Як показують досліди, значення цієї швидкості прямо пропорційно кінематичної в'язкості v і обернено пропорційно діаметру d труби, т. З.
Вхідний в цю формулу безрозмірний коефіцієнт пропорційності k однаковий для всіх рідин і газів, а також для будь-яких діаметрів труб. Це означає, що зміна режиму течії відбувається при певному співвідношенні між швидкістю, діаметром і в'язкістю v:
Отримане безрозмірне число називається критичним числом Рейнольдса і позначається
Критичне число Рейнольдса Reкр не залежить від роду рідини і розмірів перетину, а лише в невеликому ступені визначається формою перетину і шорсткістю стінок труби.
Таким чином, критичне число Рейнольдса є критерієм, що визначає режим течії в трубах.
Як показують досліди, для труб круглого перетину Reкр ≈ 2300.
Знаючи швидкість руху рідини, її в'язкість і діаметр труби, можна розрахунковим шляхом знайти число Re і, порівнявши його з Reкр. визначити режим течії рідини.
при Re
Re ≥ 10000. а при Re = 2300 ... 10000 має місце перехідна, критична область.
На практиці мають місце як ламинарное, так і турбулентний течії, причому перше спостерігається в основному в тих випадках, коли по трубах рухаються дуже в'язкі рідини, наприклад мастила, друге зазвичай відбувається в водопроводах, а також в трубах, по яких перетікають бензин, гас , спирти, кислоти та інші маловязкие рідини.