Mexanika, molekulyar fizika va termodinamika

5.5. Girdobli harakat
Fik qonuniga nisbatan qilingan fikr, boshqa ko‘chish qonunlariga nisbatan ham qo‘llaniladi: ularning tenglamalari faqat ko‘chirilgan kattalikdagi kichik farqlar uchun amal qiladi, ammo, bu har doim ham haqiqatga to‘g‘ri kelmaydi. Agar farqlar katta bo‘lsa, unda molekulalarning xaotik to‘qnashuvi endi ularni tenglashtirish uchun zarur bo‘lgan massa, issiqlik yoki yo‘naltirilgan tezlik oqimlarini ta’minlay olmaydi. Bunday hollarda «silliq» molekulyar darajada sodir bo‘ladigan jarayonlar «shiddatli» jarayonlarga makroskopik girdobli harakatga (turbulentlikka) aylanadi. Ular tizim holati parametrlarini ancha tezroq tenglashtiradi va juda noodatiy hodisalarga olib kelishi mumkin.
Kichik u tezliklarda va (5.29), (5.30) formulalar amal qilganda suyuqlik yoki havo oqimi laminar (qatlamli) bo‘ladi - oqim yo‘nalishlari silliq jismmning sirtini aylanib chiqib, uning konturlarini takrorlaydi (5.6-rasm, a). Tezlik oshgani sayin, molekulalarning qatlamdan qatlamga xaotik harakati endi oqim chiziqlari konfiguratsiyasini saqlab tura olmaydi va girdoblar, teskari oqimlar va boshqalar paydo bo‘ladi. (5.6-rasm, b).

Bunday «oqim uzilishi» quruq barglarning avtomobil atrofini o‘rab, orqasida qoldiradigan girdoblar ketma-ketligini kuzatish bilan aniq tasvirlanadi. Bunga o‘xshash oqim turbulent oqim deb nomlanadi. Oqimning bir turidan boshqasiga o‘tish o‘lchamsiz Reynolds sonining kritik qiymati bilan belgilanadi , bu yerda — muhitning zichligi va dinamik yopishqoqligi; L – muhitga nisbatan harakatlanadigan jismning xarakterli chiziqli kattaligi. da oqim laminar, da oqim turbulent va kattalikning miqdori ~ 10³ tartibida.

Jismning orqasida paydo bo‘lgan turbulent girdoblarda (5.6-rasm, b-rasmga qarang), gaz (suyuqlik) molekulalari bir vaqtning o‘zida jismning «tumshuq» qismidagi laminar oqimga qaraganda kattaroq yo‘lni bosib o‘tadi, Bernulli tenglamasi(3.25) ga binoan tezlik ortishi bilan, bosim pasayadi. Binobarin, bosimning pasayishi, ya’ni. harakatga qarshilik kuchining ortishidir. kiritik kattalikning miqdorini oshirish bilan girdoblar boshlanadigan tezlik qiymatini oshirish mumkin. Buning uchun jismga suyri shakli beriladi: orqadan g‘oyib bo‘ladigan yumaloq yuzalar (4.6-rasm, v). Bunday shakl(delfin, avtomobil, raketa, suv osti kemasi)larda girdoblar yuqori tezlikda hosil bo‘ladi. Shakldan tashqari, sirtning silliqligi muhim ahamiyatga ega, chunki g‘ovaklar va g‘adir - budurliklar girdoblar shakllanish markazlari bo‘lib xizmat qiladi.
Turbulent oqimda qarshilik kuchining tezlikka bog‘liqligi laminarga qaraganda keskinroq - chiziqli emas, balki kvadratik ko‘rinishda:
(5.33)
bu erda S - Midelev kesimi deb ataladigan - oqimga perpendikulyar yo‘nalishda jismning eng katta ko‘ndalang kesimi maydoni; c – peshona qarshilikning o‘lchamsiz koeffitsenti, jismning shakliga bog‘liq(5.1-jadval).
Havoda harakat qilayotgan ko‘pgina jismlar uchun Arximed kuchini e’tiborsiz qoldirish mumkin. U holda (5.33) formuladan muhitning qarshilik kuchini og‘irlik kuchiga tenglashtirsak, barqaror tezlikning quyidagi ifodasini olamiz


(5.34)

Peshona qarshilikning o‘lchamsiz koeffitsenti 5.1-jadval