湍流現(xiàn)象是指氣流或者是流體發(fā)生的隨機(jī)不規(guī)則的高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)、帶旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng),湍流又被稱為亂流、擾流或者是紊流。與湍流對(duì)應(yīng)的是層流,層流在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,可以看到或者顯示出大方向的規(guī)則運(yùn)動(dòng),氣流和流體的層流分層運(yùn)動(dòng),互不混合,也稱為穩(wěn)流或者是偏流。
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層流可以向湍流轉(zhuǎn)化,當(dāng)氣流或者是流體速度超過(guò)某一個(gè)臨界點(diǎn)后,層流就會(huì)轉(zhuǎn)化為湍流。而湍流因?yàn)楸旧砭褪菬o(wú)規(guī)則的隨機(jī)的三維復(fù)雜運(yùn)動(dòng),是幾乎不可能轉(zhuǎn)化為層流的,就目前來(lái)說(shuō)還做不到這一點(diǎn)。
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湍流和層流
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湍流現(xiàn)象的利弊。其實(shí)湍流現(xiàn)象在生活中很常見(jiàn),例如在河水中可以看見(jiàn)一些移動(dòng)漩渦、坐飛機(jī)時(shí)遇到的湍流導(dǎo)致飛機(jī)發(fā)生劇烈振動(dòng)等等。我們可見(jiàn)、可感覺(jué)的湍流現(xiàn)象,大多數(shù)是有害的,所以需要時(shí)刻的注意;而一些湍流現(xiàn)象是人為設(shè)計(jì)的,目的就是為了利用好湍流,例如燃燒器中采用大速差偏置射流噴注燃料,可以產(chǎn)生湍流,使得燃料駐留的時(shí)間更長(zhǎng),提高燃燒效率。這主要是利用的湍流的強(qiáng)化傳遞和反應(yīng)過(guò)程。也就是說(shuō)湍流內(nèi)含的能量復(fù)雜,比相對(duì)比較穩(wěn)定的層流更“暴躁”。
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那么,在使用粘度計(jì)對(duì)流體的粘度值進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中,會(huì)不會(huì)發(fā)生湍流現(xiàn)象呢?答案是粘度計(jì)測(cè)量過(guò)程中是會(huì)發(fā)生湍流現(xiàn)象的。對(duì)于以下形狀的轉(zhuǎn)子,根據(jù)博勒飛旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié),在轉(zhuǎn)速和粘度值達(dá)到相應(yīng)的情況下,是會(huì)發(fā)生湍流現(xiàn)象的:
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1)LV-1 轉(zhuǎn)子:在 60RPM 下 15cP
2)LV-2 轉(zhuǎn)子:在 200RPM 下 100cP
3)RV-1 轉(zhuǎn)子(可選件):在 50RPM 下 100cP?
4)ULA 適配器:在 60RPM 下 0.85cP
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無(wú)論 RPM/cP 的比值是否高于上述數(shù)值,在這些剪切情況下湍流都會(huì)存在。由于它是一個(gè)粘性和慣性力之間的關(guān)系,并且會(huì)急劇變化,因此湍流開(kāi)始時(shí)的粘度只能靠估測(cè)。對(duì)于牛頓流體,湍流開(kāi)始僅是一個(gè)小偏差或粘度升高,然后迅速增長(zhǎng)?;旧?,湍流開(kāi)始后就無(wú)特定的剪切,只有一個(gè)取決于流體類型的大概剪切范圍。
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因此,湍流現(xiàn)象對(duì)于粘度值測(cè)量的影響是,會(huì)影響粘度值測(cè)量的結(jié)果。所以在使用以上轉(zhuǎn)子測(cè)量時(shí),盡量避免靠近上述條件,以免測(cè)量的流體發(fā)生湍流現(xiàn)象,使得粘度值的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)大的偏差。當(dāng)然,如果測(cè)量的流體和選用的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)速環(huán)境都不好改變,那么在測(cè)量流體的粘度值時(shí),可以不使用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì),轉(zhuǎn)而采用其他種類的粘度計(jì)進(jìn)行流體粘度值的測(cè)量。
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總結(jié):雖然湍流現(xiàn)象在粘度計(jì)測(cè)量過(guò)程中發(fā)生的概率比較小,但是我們知道粘度計(jì)測(cè)量粘度值的要求非常的高,被測(cè)量的流體發(fā)生一點(diǎn)點(diǎn)的湍流,都會(huì)影響到粘度計(jì)的測(cè)量結(jié)果。所以我們?cè)趯?shí)際的測(cè)量過(guò)程中,如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量的粘度值相對(duì)來(lái)說(shuō)有較大的波動(dòng),那么則需要考慮是否發(fā)生了湍流現(xiàn)象。