Τι είναι η στρωτή ροή;

Η στρωτή ροή είναι η ομαλή ροή υγρών ή αερίων. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την τυρβώδη ροή, όπου εμφανίζονται στρόβιλοι, δίνες, διασταυρούμενα ρεύματα και άλλες διακοπές στο ρεύμα. Η διάκριση μεταξύ αυτών των δύο τύπων κίνησης μπορεί να είναι σημαντική, καθώς έχουν ως αποτέλεσμα ριζικά διαφορετικές συμπεριφορές υγρών και αερίων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες τακτικές για την προώθηση της ανάπτυξης ενός μοτίβου στρωτής ροής ή για τη δημιουργία αναταράξεων εάν αυτό είναι επιθυμητό.

Ένα εξαιρετικό παράδειγμα στρωτής ροής μπορεί να δει κανείς με τα jumbo jets. Ο αέρας θα πρέπει τελικά να ρέει ομαλά γύρω από τις αεροτομές, διατηρώντας το αεροπλάνο σε πτήση. Εάν ο αέρας πάνω και κάτω από το φτερό ήταν ορατός, οι επιβάτες του αεροσκάφους θα μπορούσαν να δουν στρώματα αέρα να γλιστρούν το ένα δίπλα στο άλλο με διαφορετικές ταχύτητες. Όταν ο αέρας είναι ταραχώδης, το αεροπλάνο λικνίζεται στον αέρα, επειδή δεν πετά πλέον ομαλά μέσα σε μια στρωτή ροή αέρα.

Αυτό το φαινόμενο μπορεί επίσης να παρατηρηθεί με συστήματα εξαερισμού όπως κουκούλες στρωτής ροής σε περιβάλλοντα εργαστηρίου. Οι ερευνητές πρέπει να είναι σε θέση να εργάζονται γύρω από επικίνδυνα υλικά και να χρησιμοποιούν συστήματα εξαερισμού για να τα τραβούν σε μια κουκούλα για επεξεργασία σε ένα σύστημα εξάτμισης. Η ομαλή ροή αέρα δημιουργεί ένα σταθερό, ομοιόμορφο ρεύμα για να τραβήξει τα υλικά προς τα πάνω, από τον πάγκο και μέσα στην κουκούλα. Ο στροβιλισμός μπορεί να στροβιλίσει σωματίδια γύρω, κάτι που δεν είναι επιθυμητό, ​​επειδή μπορεί να ωθηθούν έξω στο δωμάτιο.

Τα υγρά μπορούν να παρουσιάζουν στρωτή ροή όπως ακριβώς ο αέρας. Σε σωλήνες και σωληνώσεις, μπορεί να δημιουργηθεί μια σειρά από αποτελεσματικά ομόκεντρους δακτυλίους. Ο δακτύλιος στη μέση κινείται πολύ γρήγορα, οδηγώντας τη ροή του υγρού στον σωλήνα, ενώ το ρευστό στα πλάγια κινείται σχεδόν καθόλου. Αυτό το παράδειγμα στρωτής ροής μπορεί να παίξει βασικό ρόλο στα συστήματα άντλησης και ελέγχου που χρησιμοποιούν ρευστό σε σωλήνες για διάφορες λειτουργίες. Οι προεξοχές στο εσωτερικό του σωλήνα, όπως η συσσώρευση υλικού, μπορούν να δημιουργήσουν αναταράξεις και να διαταράξουν την ομαλή ροή του υγρού.

Στο σχεδιασμό συστημάτων, οι μηχανικοί μπορεί να χρειαστεί να σκεφτούν αν θέλουν στρωτή ή τυρβώδη ροή, ώστε να μπορούν να σχεδιάσουν αποτελεσματικά και κατάλληλα. Αυτό μπορεί να έχει σημαντικές συνέπειες για τα πάντα, από τη δημιουργία ουρανοξυστών μέχρι το σχεδιασμό ενός αποτελεσματικού ανεμιστήρα ψύξης για ένα σπίτι. Οι λείες, καμπύλες άκρες μπορούν να διευκολύνουν τη δημιουργία στρώσεων, ενώ οι οδοντωτές, τραχιές άκρες μπορούν να δημιουργήσουν μια τραχιά τυρβώδη ροή που στροβιλίζεται και μπορεί να συμπεριφέρεται απρόβλεπτα. Οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν τον καπνό σε μια αεροδυναμική σήραγγα για να δείξουν πώς ο αέρας ρέει πάνω ή μέσα από ένα αντικείμενο ενδιαφέροντος και να μοντελοποιήσουν την κίνηση των υγρών.