Ламинарное течение
англ. Laminar flow
Течение отдельными слоями без перемешивания и пульсаций: гладкие траектории, параболический профиль скорости в трубе, потери напора растут линейно со скоростью.
Мёд стекает с ложки ровной глянцевой лентой: струя держит форму, никаких брызг и завихрений. Это ламинарное течение — движение слоями, где каждая частица скользит по гладкой траектории, параллельной стенкам, а соседние слои не перемешиваются. Такое поведение возникает при малых числах Рейнольдса, когда вязкость доминирует над инерцией: в узких капиллярах, густых маслах, тонких зазорах подшипников, кровеносных сосудах. Режим скромный, зато полностью предсказуемый расчётами.
Подпись режима — параболический профиль скорости: , стенка тормозит, ось разгоняет, и максимум ровно вдвое больше средней скорости. Слои не обмениваются импульсом поперёк, поэтому смешение и теплопередача идут медленно — только молекулярной диффузией. Расход подчиняется формуле Пуазейля, потери напора растут линейно со скоростью. Соседний мир вихрей — в уроке гидростатика и гидродинамика, напорная арифметика — в термине уравнение Бернулли (гидродинамика), транспортные свойства — в материале явления переноса.
Частые вопросы
Где в быту и технике встречается ламинарное течение?
Всюду, где течения медленные, каналы узкие или жидкость густая. Капельница дозирует лекарство ламинарной струйкой, подшипник держит вал плёнкой масла, вода в аквариумном фильтре ползёт по тонким трубкам. Кровь в артериолах и капиллярах движется слоями, и это норма для организма. Даже воздух сквозь утеплитель и поролон просачивается ламинарно: поры слишком малы, чтобы инерция победила вязкость. Условие одно — число Рейнольдса ниже критического.
Почему при ламинарном течении потери напора растут линейно?
Потому что сопротивление создаёт чистое вязкое трение между слоями, а касательное напряжение пропорционально градиенту скорости. Удвоение скорости удваивает градиент и вдвое увеличивает силу трения на стенке, значит и потерю напора. В турбулентном режиме к этому добавляется мощный обмен импульсом между слоями, и потери растут уже квадратично. Формулы — в шпаргалке формулы физики механика.