TheРейнольдс саны (Re)сұйықтық механикасындағы ең маңызды өлшемсіз параметрлердің бірі болып табылады. Ол арасындағы байланысты сипаттауға көмектеседі.инерциялық күштер және тұтқырлық күштеріағынды сұйықтықта және ағынның бар-жоғын анықтау үшін жиі қолданыладыламинарлық, өтпелі немесе турбулентті.

Ультрадыбыстық ағынды өлшеу үшін Рейнольдс саны маңызды, себебі ағын режимі тікелей әсер етедіқұбыр ішіндегі жылдамдық профиліУльтрадыбыстық ағын өлшегіш сұйықтық жылдамдығын акустикалық жол бойымен өлшейтіндіктен және сол ақпаратты орташа ағын жылдамдығын анықтау үшін пайдаланатындықтан, жылдамдық профиліндегі өзгерістер өлшеу дәлдігіне әсер етуі мүмкін.

1. Рейнольдс саны дегеніміз не?

Құбыр ішіндегі ағын үшін Рейнольдс санын келесідей өрнектеуге болады:

Re = ρVD / μ

немесе:

Re = VD / ν

қайда:

• Re= Рейнольдс саны
• ρ= сұйықтық тығыздығы
• V= орташа ағын жылдамдығы
• D= құбырдың ішкі диаметрі
• μ= динамикалық тұтқырлық
• ν= кинематикалық тұтқырлық

Рейнольдс саны өлшемсіз.

Жалпы, дөңгелек құбырдағы ағын үшін:

• Re < шамамен 2300→ Ламинарлық ағын
• Re ≈ 2,300–4,000→ Өтпелі ағын
• Re > шамамен 4000→ Турбулентті ағын

Бұл мәндер абсолютті шекаралар емес, жалпы нұсқаулар болып табылады, себебі нақты ағын жағдайлары құбыр геометриясы мен бұзылуларына байланысты өзгеруі мүмкін.

2. Ламинарлық және турбулентті ағынның айырмашылығы неде?

Негізгі айырмашылық - жылдамдықтың құбыр бойымен таралу тәсілі.

Ламинарлық ағын

Ламинарлық ағында сұйықтық салыстырмалы түрде реттелген қабаттармен қозғалады.

Жылдамдық профилі әдетте айқынырақ болады, мысалы:

• Құбыр қабырғасының жанындағы төмен жылдамдық
• Орталыққа қарай жоғары жылдамдық
• Салыстырмалы түрде болжамды параболалық жылдамдық профилі

Жеңілдетілген көрініс дегеніміз:

Қабырға → Төмен жылдамдық → Жоғары жылдамдық → Төмен жылдамдық → Қабырға

Турбулентті ағын

Турбулентті ағында сұйықтықтың қозғалысы әлдеқайда біркелкі емес.

Шағын масштабты ауытқулар мен араластыру жылдамдық профилінің ламинарлық ағынмен салыстырғанда тегіс болуына әкеледі.

Бұл құбырдағы жылдамдықтың таралуы Рейнольдс санымен айтарлықтай өзгеретінін білдіреді.

3. Неліктен бұл ультрадыбыстық ағын өлшегіш үшін маңызды?

Ультрадыбыстық ағын өлшегіш құбыр арқылы өтетін сұйықтықтың жалпы көлемін тікелей өлшемейді.

Оның орнына, ол өлшейдісұйықтықтың жылдамдығысодан кейін көлемдік ағын жылдамдығын есептейді.

Жеңілдетілген түрде:

Q = V × A

қайда:

• Q= көлемдік ағын жылдамдығы
• V= орташа ағын жылдамдығы
• A= құбырдың көлденең қимасының ауданы

Қиындық мынада: ультрадыбыстық акустикалық жол бойымен өлшенген жылдамдық бүкіл құбыр бойынша орташа жылдамдыққа дәл сәйкес келмеуі мүмкін.

Сондықтан, аспап өлшенген акустикалық жылдамдық пен нақты орташа ағын жылдамдығы арасындағы байланысты ескеруі керек.

Бұл байланыс жылдамдық профиліне қатты әсер етеді.

4. Рейнольдс саны жылдамдық профилін қалай өзгертеді?

Екі жағдайды қарастырайық.

Рейнольдстың төменгі саны

Төменгі Re кезінде ағын ламинарлы болуы мүмкін.

Жылдамдық профилі қатты иілген:

Орталық жылдамдық > Орташа жылдамдық > Қабырғаға жақын жылдамдық

Егер ультрадыбыстық акустикалық жол құбырдың белгілі бір аймағынан өтсе, өлшенген жылдамдық көлденең қиманың орташа жылдамдығынан айтарлықтай ерекшеленуі мүмкін.

Хай Рейнольдс саны

Жоғары Ре кезінде ағын турбулентті болады.

Араластыру жылдамдық профилінің тегіс болуына әкеледі, дегенмен жылдамдық құбыр қабырғасына қарай төмендейді.

Сондықтан акустикалық жол жылдамдығы құбырдың орташа жылдамдығымен басқаша байланыста болуы мүмкін.

Міне, сондықтан ультрадыбыстық ағын өлшегіш бір өлшенген жылдамдық мәні әрқашан бірдей орташа ағын жылдамдығына сәйкес келеді деп есептей алмайды.

5. Рейнольдс саны және транзиттік уақыт ультрадыбыстық ағын өлшегіштері

Транзиттік уақыт ультрадыбыстық ағын өлшегіші үшін құрал жоғары және төмен ағыстағы ультрадыбыстық транзит уақыттары арасындағы айырмашылықты өлшейді.

Негізгі байланысты былайша жеңілдетуге болады:

Ағын жылдамдығы ∝ Транзит-уақыт айырмашылығы

Өлшенген жылдамдық ультрадыбыстық акустикалық жол бойындағы жылдамдық компонентімен байланысты.

Дегенмен, нақты көлемдік ағын жылдамдығы байланыстықұбырдың көлденең қимасының барлық жеріндегі орташа жылдамдық.

Сондықтан, аспап өлшенген акустикалық жылдамдықты орташа ағын жылдамдығымен байланыстыруы керек.

Бұл қарым-қатынасқа мыналар әсер етуі мүмкін:

• Рейнольдс саны
• Акустикалық жолдың орналасуы
• Акустикалық жолдар саны
• Ағын профилі
• Құбыр диаметрі
• Ағынның бұзылуы

6. Неліктен төмен ағын жылдамдықтарында әсер маңыздырақ?

Бастап:

Re = ρVD / μ

Ағын жылдамдығы төмендегенде, Рейнольдс саны да төмендейді.

Мысалы, жоғары ағын жылдамдығымен жұмыс істейтін жүйеде турбулентті ағын толық дамыған болуы мүмкін, ал өте төмен ағын жылдамдығымен жұмыс істейтін сол жүйе өтпелі немесе ламинарлық режимге жақындауы мүмкін.

Сондықтан ағын жылдамдығы өзгерген сайын жылдамдық профилі айтарлықтай өзгеруі мүмкін.

Бұл мыналар арасындағы байланысты білдіреді:

Акустикалық жол жылдамдығы

және

Құбырдың орташа жылдамдығы

да өзгеруі мүмкін.

Кейбір ультрадыбыстық ағын өлшегіштер үшін бұл өте төмен ағын жылдамдығын немесе жоғары тұтқыр сұйықтықтарды өлшеу кезінде маңызды факторға айналуы мүмкін.

7. Сұйықтықтың тұтқырлығы неліктен маңызды?

Рейнольдс саны тұтқырлыққа кері пропорционалды:

Re = ρVD / μ

Егер тұтқырлық артса, құбырдың диаметрі, тығыздығы және ағын жылдамдығы бірдей болған кезде Рейнольдс саны азаяды.

Мысалы, бір құбыр арқылы бірдей жылдамдықпен ағып жатқан екі сұйықтықты қарастырайық:

Су → Төмен тұтқырлық → Жоғары реактивтілік

Ауыр май → Жоғары тұтқырлық → Төменгі реактивтілік

Ауыр мұнайдың тұтқырлығы жоғары болғандықтан, оның жылдамдық профилі әлдеқайда айқын болуы мүмкін.

Сондықтан, құбыр диаметрі мен ағын жылдамдығы ұқсас болса да, әртүрлі сұйықтықтарды өлшеген кезде бірдей ультрадыбыстық ағын өлшегіш әртүрлі әрекет етуі мүмкін.

8. Түзу құбырдың ұзындығы неге Рейнольдс санымен байланысты?

Рейнольдс саны сонымен қатар түзу құбыр ұзындығының жеткілікті болуының маңыздылығын түсіндіруге көмектеседі.

Шынтақ, клапан, редуктор немесе басқа бекіткіштен кейін ағын профилі бұзылуы мүмкін.

Ағынның тұрақты профильге қарай дамуы үшін жеткілікті қашықтық қажет.

Әзірлеу процесі келесі факторларға байланысты:

• Рейнольдс саны
• Құбыр диаметрі
• Құбырдың кедір-бұдырлығы
• Мазасыздық түрі
• Ағын жылдамдығы

Егер ультрадыбыстық ағын өлшегіш жоғарғы ағындағы кедергіге тым жақын орнатылса, өлшенген акустикалық жылдамдыққа асимметриялық немесе айналмалы жылдамдық профилі қатты әсер етуі мүмкін.

Бұл өлшеу қателіктерін тудыруы мүмкін.

Сондықтан ультрадыбыстық ағын өлшегішті орнатудың әдеттегі нұсқаулығында мыналар ұсынылуы мүмкін:

Жоғары қарай бағытталған түзу құбыр ≥ 10D

Төменгі ағыстағы түзу құбыр ≥ 5D

қайдаD - құбырдың ішкі диаметрі.

9. Рейнольдс санының жоғары болуы әрқашан дәлдікті арттыра ма?

Міндетті түрде емес.

Рейнольдс санының жоғары болуы әдетте турбулентті ағынды көрсетеді, бірақ өлшеу дәлдігі басқа да көптеген факторларға байланысты.

Оларға мыналар жатады:

• Ағын профилі
• Түрлендіргішті орнату
• Құбырдың жағдайы
• Түзу құбыр ұзындығы
• Сигнал сапасы
• Акустикалық жол конфигурациясы
• Сұйықтық қасиеттері
• Есептегішті калибрлеу

Сондықтан Рейнольдс саны маңызды фактор ретінде қарастырылуы керек.ағын күйінің параметрі, ағын өлшегіш дәлдігінің тікелей көрсеткіші емес.

10. Неліктен көп жолды ультрадыбыстық ағын өлшегіштер ағын профиліне аз сезімтал?

Бұл көп жолды ультрадыбыстық ағынды өлшеудің маңызды артықшылықтарының бірі.

Бір акустикалық жол құбырдың шектеулі аймағы бойынша жылдамдықты өлшейді.

Көп жолды ағын өлшегіш әртүрлі позицияларда бірнеше акустикалық жолдарды пайдаланады.

Тұжырымдамалық тұрғыдан:

Бір жолды

→ Бір акустикалық жол бойындағы жылдамдықты өлшейді

Көп жолды

→ Құбырдың бірнеше аймағынан үлгілер алу

Құрал жалпы жылдамдық таралуын жақсырақ көрсету үшін осы өлшемдерді пайдалана алады.

Сондықтан, көп жолды ультрадыбыстық ағын өлшегіштер көбінесе келесі жағдайларда қолданылады:

• Ағын профилі күрделі
• Жоғары дәлдік қажет
• Құбырдың диаметрі үлкен
• Ағынның бұзылуын болдырмау қиын

Рейнольдс саны ультрадыбыстық ағынды өлшеуге әсер етеді, себебі ол әсер етедіқұбыр ішіндегі ағын режимі және жылдамдық профилі.

Негізгі қатынас:

Re = ρVD / μ

Рейнольдс саны өзгерген сайын, ағын ламинарлық, өтпелі және турбулентті режимдер арасында ауысуы мүмкін. Бұл құбырдағы жылдамдықтың таралуын өзгертеді және сондықтан ультрадыбыстық акустикалық жол бойымен өлшенген жылдамдық пен нақты орташа ағын жылдамдығы арасындағы байланысқа әсер етеді.

Ультрадыбыстық ағынды өлшеу үшін Рейнольдс саны келесілермен бірге қарастырылуы керек:

Ағын жылдамдығы + Сұйықтық тұтқырлығы + Құбыр диаметрі + Ағын профилі + Түзу құбыр ұзындығы + Акустикалық жол конфигурациясы

Рейнольдс санын түсіну инженерлерге бағалауды жақсырақ жүргізуге көмектеседіағын жағдайлары, сенсорды орнату, өлшеу белгісіздігі және ультрадыбыстық ағын өлшегіштің белгілі бір қолданысқа жарамдылығы.