湍流現(xiàn)象是指氣流或者是流體發(fā)生的隨機不規(guī)則的高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)、帶旋轉(zhuǎn)的運動,湍流又被稱為亂流、擾流或者是紊流。與湍流對應(yīng)的是層流,層流在運動過程中,可以看到或者顯示出大方向的規(guī)則運動,氣流和流體的層流分層運動,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,當氣流或者是流體速度超過某一個臨界點后,層流就會轉(zhuǎn)化為湍流。而湍流因為本身就是無規(guī)則的隨機的三維復(fù)雜運動,是幾乎不可能轉(zhuǎn)化為層流的,就目前來說還做不到這一點。
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湍流和層流
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湍流現(xiàn)象的利弊。其實湍流現(xiàn)象在生活中很常見,例如在河水中可以看見一些移動漩渦、坐飛機時遇到的湍流導(dǎo)致飛機發(fā)生劇烈振動等等。我們可見、可感覺的湍流現(xiàn)象,大多數(shù)是有害的,所以需要時刻的注意;而一些湍流現(xiàn)象是人為設(shè)計的,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,使得燃料駐留的時間更長,提高燃燒效率。這主要是利用的湍流的強化傳遞和反應(yīng)過程。也就是說湍流內(nèi)含的能量復(fù)雜,比相對比較穩(wěn)定的層流更“暴躁”。
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那么,在使用粘度計對流體的粘度值進行測量的過程中,會不會發(fā)生湍流現(xiàn)象呢?答案是粘度計測量過程中是會發(fā)生湍流現(xiàn)象的。對于以下形狀的轉(zhuǎn)子,根據(jù)博勒飛旋轉(zhuǎn)粘度計的實驗數(shù)據(jù)總結(jié),在轉(zhuǎn)速和粘度值達到相應(yīng)的情況下,是會發(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存在。由于它是一個粘性和慣性力之間的關(guān)系,并且會急劇變化,因此湍流開始時的粘度只能靠估測。對于牛頓流體,湍流開始僅是一個小偏差或粘度升高,然后迅速增長?;旧?,湍流開始后就無特定的剪切,只有一個取決于流體類型的大概剪切范圍。
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因此,湍流現(xiàn)象對于粘度值測量的影響是,會影響粘度值測量的結(jié)果。所以在使用以上轉(zhuǎn)子測量時,盡量避免靠近上述條件,以免測量的流體發(fā)生湍流現(xiàn)象,使得粘度值的測量結(jié)果出現(xiàn)大的偏差。當然,如果測量的流體和選用的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)速環(huán)境都不好改變,那么在測量流體的粘度值時,可以不使用旋轉(zhuǎn)粘度計,轉(zhuǎn)而采用其他種類的粘度計進行流體粘度值的測量。
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總結(jié):雖然湍流現(xiàn)象在粘度計測量過程中發(fā)生的概率比較小,但是我們知道粘度計測量粘度值的要求非常的高,被測量的流體發(fā)生一點點的湍流,都會影響到粘度計的測量結(jié)果。所以我們在實際的測量過程中,如果發(fā)現(xiàn)測量的粘度值相對來說有較大的波動,那么則需要考慮是否發(fā)生了湍流現(xiàn)象。