[vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

chrissie

Wij hebben geconcludeerd dat als je een buis verlengt, de stroomsnelheid in de buis hoger wordt. hoe komt dit???

mzzl chris

Reinder

Wow lekker algemeen.

Hangt van zoveel dingen af. Wat voor vloeisstof? Horizontale buis? Neemt de vloeistof toe (constante aanvoer)?

Anonymous

Wij hebben geconcludeerd dat als je een buis verlengt, de stroomsnelheid in de buis hoger wordt. hoe komt dit???

dit gaat over luchtsnelheid, de buis is horizontaal, verder verandert er niets.

mzzl chris

DePurpereWolf

Als "wij" hebben geconcludeerd, hebben "wij" het ook begrepen neem ik aan.

Maar voor de gene die het niet begrepen hebben. In een verticale buis heb je een laminaire stroom inplaatsvan turbulentie die je hebt bij een open stroom.

Laminaire stroming gaat sneller als turbulente stroming.

Boaz

Maar voor de gene die het niet begrepen hebben.

Ikke!

Laminaire stroming gaat sneller als turbulente stroming.

Sneller dan.... Maar goed, dan snap ik het nog steeds niet. Ik neem aan dat met de 'open stroom' een horizontale buis bedoeld wordt?

Reinder

Ik meld me ook bij de groep 'niet-begrijpers'. Maar wel nieuwsgierig.

chrissie

hmm, ik snap ook weinig van "Laminaire stroming gaat sneller als turbulente stroming." dus zou dat nog uitgelegd kunnen worden

ik hoop het, want mijn docent gelooft mij niet...

suc6.

mzzl chris

DePurpereWolf

Ik ga er van uit dat je een vat hebt, waaruit an de onderkant een buisje hangt, als het buisje langer is, stroomt het water sneller dan als het korter is.

Bij een open stroom is de vloeistof dus niet in de buis.

Als dit niet het probleem is moet je je vraag anders stellen.

Als je niet weet wat laminair of turbulent is, moet je dat ook aangeven.

robblokland

In een laminaire stroming glijdt het gas netjes in laagjes over elkaar. Bij een ronde buis heb je dus een buisvormige laag tegen de buitenwand, die bijna stilstaat. De volgende iets smallere buisvormige laag glijdt iets sneller daarbinnen langs. De daaropvolgende weer iets smallere buisvormige laag gaat weer wat sneller. En zo gaat het door totdat je binnenin tenslotte bij de grootste snelheid komt. Omdat de laagjes met weinig onderling snelheidsverschil langs elkaar glijden is er weinig wrijving.

Bij een turbulente stroming spuit gas dat vlak aan de wand zit omhoog van de wand in zogenaamde bursts. Het sneller bewegende gas botst daarop en wordt afgeremd. Verder wordt door zo'n burst snelbewegende gas naar de wand gezogen en daar door wrijving afgeremd. Meer naar het midden toe kun je je turbulentie voorstellen als een chaotische kluwen van werveltjes. De manier waarop de snelheid op en neer schiet lijkt vrij sterk op witte ruis.

Dus bij een turbulente stroming is de wrijving veel groter. Hierdoor krijg je langs de wand een veel dikkere laag waar de snelheid laag is. Het gevolg hiervan is wel, dat de snelheid naar het midden toe juist hoger wordt: Je kunt je dit voorstellen door je de laag als een vernauwing voor te stellen in de buis. Er moet nog steeds even veel lucht door want er zit geen lek in de buis. De buis is nauwer dus de snelheid moet wel hoger zijn.

Of een stroming laminair of turbulent is hangt niet af van of de buis horizontaal of vertikaal is, maar alleen van of je de lucht er gelijkmatig en zonder werveltjes in laat lopen. In dat geval is de stroming in het eerste stuk van de buis laminair. Verderop in de buis treedt resonantie op waardoor turbulentie ontstaat en na nog een stuk is de stroming volledig turbulent.

Bij een korte buis is je stroming vaak laminair. Dat betekent, dat de snelheid in het midden van de buis omhoog gaat. Als je buis langer maakt zal je stroming deels turbulent worden. Bij dezelfde drukverschil de totale hoeveelheid lucht die door je buis loopt teruglopen. Maar de snelheid in het centrum kan toch groter zijn. Bedoelde je dit met:

Wij hebben geconcludeerd dat als je een buis verlengt, de stroomsnelheid in de buis hoger wordt. hoe komt dit???

Als je praat over de totale gasstroom bij een constant drukverschil zou ik het een vreemd resultaat vinden. De enige verklaring die ik mij dan kan voorstellen is een soort staande wervel, maar dan moet je toch meer over je opstelling vertellen.

(Opmerking: Voor zover ik weet is er nog geen afdoende model voor turbulentie. De basisvergelijkingen zijn gewoon de wetten van Newton. Maar omdat deze vergelijkingen voor vloeistoffen en gassen niet lineair zijn is het nog steeds niet mogelijk ze in het algemeen goed op te lossen, hoewel voor allerlei praktijkgevallen prima modellen voorhanden zijn.)

Boaz

In dat geval is de stroming in het eerste stuk van de buis laminair. Verderop in de buis treedt resonantie op waardoor turbulentie ontstaat en na nog een stuk is de stroming volledig turbulent.

Nou ik begraip... Dus bij een lange buis wordt de stroomsnelheid hoger door de turbulentie verderop in de buis. Ik neem aan dat ik dan mag concluderen dat een verschil in stroomsnelheid slechts geldt tussen twee situaties. Een buis zo kort dat er nog geen turbulentie kan ontstaan, en een buis die minstens zo lang is dat er turbulentie ontstaat. Er is dan geen verschil tussen 2 lange buizen of twee korte buizen. Right?

Anonymous

Je kan, zonder iets over de turbulentie zelf iets te zeggen, op grond van behoud van energie iets zeggen over de effectieve kinetische energie: deze is lager bij een turbulente stroming dan bij een laminaire stroming omdat er energie in de turbulentie zelf gaat zitten. Dus zal de kinetische energie lager zijn. Of is dit erg kort door de bocht?

DePurpereWolf

Bijna helemaal goed Rob, behalve op het volgende:

robblokland schreef:...

...

Het gevolg hiervan is wel, dat de snelheid naar het midden toe juist hoger wordt: Je kunt je dit voorstellen door je de laag als een vernauwing voor te stellen in de buis. Er moet nog steeds even veel lucht door want er zit geen lek in de buis. De buis is nauwer dus de snelheid moet wel hoger zijn. ...

je gaat er van uit dat er nog steeds evenveel lucht door moet, maar dat is niet waar, dat is alleen maar waar, als een laminaire stroom in een buis overgaat in een turbulente, en dat je deze verschillende secties met elkaar vergelijkt. dan moet je de wet van massabehoud gebruiken ja.

In mijn voorbeeld (Chrissies voorbeeld laat veel aan de verbeelding over) heb je een buis aan een vat met water, of juist geen buis en alleen maar een gat. De buis zorgt er voor dat een laminaire stroom wordt gegenereert, pas aan het eind van de buis gaat deze over naar turbulent, met het grote verschil dat het water al snelheid heeft verworven.

Uit gewoon een gat spuit het eruit. Als je die twee extremen met elkaar vergelijkt kun je niet de massabehoudswet toepassen. je moet dan concluderen dat de laminaire stroming effectief sneller gaat dan de wrijvingsvolle turbulente stroming.

...

Bij een korte buis is je stroming vaak laminair. Dat betekent, dat de snelheid in het midden van de buis omhoog gaat. Als je buis langer maakt zal je stroming deels turbulent worden.

...

dit is een misvatting.

Bert

Uit gewoon een gat spuit het eruit. Als je die twee extremen met elkaar vergelijkt kun je niet de massabehoudswet toepassen. je moet dan concluderen dat de laminaire stroming effectief sneller gaat dan de wrijvingsvolle turbulente stroming.

Voor lucht weet ik het niet maar bij vloeistoffen kan een turbulente stroming minder drukverlies geven dan een laminaire (in het overgangsgebied van laminair naar turbulent treedt een dergelijk verschijnsel op).

robblokland

Voor lucht weet ik het niet maar bij vloeistoffen kan een turbulente stroming minder drukverlies geven dan een laminaire (in het overgangsgebied van laminair naar turbulent treedt een dergelijk verschijnsel op).

Tussen stromingen in vloeistoffen en in gassen is geen ander verschil dan tussen stromingen in verschillende gassen. Er is geen wezenlijk verschil. Doordat ze andere dichtheid en viscositeit hebben hebben de wervels e.d. andere afmetingen.

Bij een turbulente stroming is er bij het zelfde debiet (hoeveelheid gas die per tijdseenheid door een dwarsdoorsnede van de buis stroomt) een grotere wrijving aan de wand. Uit de wet van behoud van impuls volgt hierdoor, dat bij zo'n turbulente stroming een groter drukverlies optreedt als bij een laminaire stroming met het zelfde debiet.

robblokland

Uit gewoon een gat spuit het eruit. Als je die twee extremen met elkaar vergelijkt kun je niet de massabehoudswet toepassen. je moet dan concluderen dat de laminaire stroming effectief sneller gaat dan de wrijvingsvolle turbulente stroming.

Ik weet niet helemaal zeker waar we het over oneens zijn: In de stromingsleer geldt de wet van behoud van massa altijd!

We gaan even van het voor een rechte buis meest gebruikelijke geval uit van een axiaal symetrische stroming.

Dus de snelheid V is alleen een functie van R (de straal)

Het debiet is 2 * Pi * Integraal ( V * R * dR)

Het debiet is wegens het behoud van massa op elke dwarsdoorsnede van de buis gelijk

In het gebied bij de wand geldt vanwege de grotere wrijving:

V turbulent < V laminair.

Dit betekent automatisch dat vanwege de wet van behoud van massa meer naar het midden juist: V turbulent > V laminair

En aangezien de snelheid in het midden het hoogst is, is de topsnelheid in het turbulente deel echt hoger dan in het laminaire deel.

Als je bedoeld dat we bij het pompen van gas veel liever hebben, dat een stroming laminair blijft heb je natuurlijk gelijk. Bij een laminaire stroming treedt een veel lagere drukval op. Dus als de stroming laminair bleef zou je met dezelfde druk veel meer gas kunnen verpompen

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

[vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis

Re: [vloeistofmechanica] stroomsnelheid in buis