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旋转粘度计测量过程中的湍流现象

发布时间:2020-05-14人气:20
湍流现象是指气流或者是流体发生的随机不规则的高度复杂的三维非稳态、带旋转的运动,湍流又被称为乱流、扰流或者是紊流。与湍流对应的是层流,层流在运动过程中,可以看到或者显示出大方向的规则运动,气流和流体的层流分层运动,互不混合,也称为稳流或者是偏流。
 
层流可以向湍流转化,当气流或者是流体速度超过某一个临界点后,层流就会转化为湍流。而湍流因为本身就是无规则的随机的三维复杂运动,是几乎不可能转化为层流的,就目前来说还做不到这一点。
 
 
湍流和层流

湍流和层流
 
湍流现象的利弊。其实湍流现象在生活中很常见,例如在河水中可以看见一些移动漩涡、坐飞机时遇到的湍流导致飞机发生剧烈振动等等。我们可见、可感觉的湍流现象,大多数是有害的,所以需要时刻的注意;而一些湍流现象是人为设计的,目的就是为了利用好湍流,例如燃烧器中采用大速差偏置射流喷注燃料,可以产生湍流,使得燃料驻留的时间更长,提高燃烧效率。这主要是利用的湍流的强化传递和反应过程。也就是说湍流内含的能量复杂,比相对比较稳定的层流更“暴躁”。
 
那么,在使用粘度计对流体的粘度值进行测量的过程中,会不会发生湍流现象呢?答案是粘度计测量过程中是会发生湍流现象的。对于以下形状的转子,根据博勒飞旋转粘度计的实验数据总结,在转速和粘度值达到相应的情况下,是会发生湍流现象的:
 
1)LV-1 转子:在 60RPM 下 15cP
2)LV-2 转子:在 200RPM 下 100cP
3)RV-1 转子(可选件):在 50RPM 下 100cP 
4)ULA 适配器:在 60RPM 下 0.85cP
 
无论 RPM/cP 的比值是否高于上述数值,在这些剪切情况下湍流都会存在。由于它是一个粘性和惯性力之间的关系,并且会急剧变化,因此湍流开始时的粘度只能靠估测。对于牛顿流体,湍流开始仅是一个小偏差或粘度升高,然后迅速增长。基本上,湍流开始后就无特定的剪切,只有一个取决于流体类型的大概剪切范围。
 
因此,湍流现象对于粘度值测量的影响是,会影响粘度值测量的结果。所以在使用以上转子测量时,尽量避免靠近上述条件,以免测量的流体发生湍流现象,使得粘度值的测量结果出现大的偏差。当然,如果测量的流体和选用的转子及转速环境都不好改变,那么在测量流体的粘度值时,可以不使用旋转粘度计,转而采用其他种类的粘度计进行流体粘度值的测量。
 
总结:虽然湍流现象在粘度计测量过程中发生的概率比较小,但是我们知道粘度计测量粘度值的要求非常的高,被测量的流体发生一点点的湍流,都会影响到粘度计的测量结果。所以我们在实际的测量过程中,如果发现测量的粘度值相对来说有较大的波动,那么则需要考虑是否发生了湍流现象。