ისრეინოლდსის რიცხვი (Re)სითხის მექანიკაში ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი უგანზომილებიანი პარამეტრია. ის გვეხმარება შორის ურთიერთობის აღწერაშიინერციული და ბლანტი ძალებიმიედინებულ სითხეში და ჩვეულებრივ გამოიყენება იმის დასადგენად, არის თუ არა ნაკადილამინარული, გარდამავალი ან ტურბულენტური.

ულტრაბგერითი ნაკადის გაზომვისთვის, რეინოლდსის რიცხვი მნიშვნელოვანია, რადგან ნაკადის რეჟიმი პირდაპირ გავლენას ახდენსსიჩქარის პროფილი მილის შიგნითვინაიდან ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველი ზომავს სითხის სიჩქარეს აკუსტიკური ტრაექტორიის გასწვრივ და იყენებს ამ ინფორმაციას საშუალო ნაკადის სიჩქარის დასადგენად, სიჩქარის პროფილის ცვლილებებმა შეიძლება გავლენა მოახდინოს გაზომვის სიზუსტეზე.

1. რა არის რეინოლდსის რიცხვი?

მილში ნაკადისთვის, რეინოლდსის რიცხვი შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად:

Re = ρVD / μ

ან:

Re = VD / ν

სადაც:

• Re= რეინოლდსის რიცხვი
• ρ= სითხის სიმკვრივე
• V= საშუალო ნაკადის სიჩქარე
• D= მილის შიდა დიამეტრი
• μ= დინამიური სიბლანტე
• ν= კინემატიკური სიბლანტე

რეინოლდსის რიცხვი უგანზომილებოა.

ზოგადად, წრიულ მილში ნაკადისთვის:

• რე < დაახლოებით 2,300→ ლამინარული ნაკადი
• რე ≈ 2,300–4,000→ გარდამავალი ნაკადი
• დაახლოებით 4000-ზე მეტი→ ტურბულენტური ნაკადი

ეს მნიშვნელობები ზოგადი მითითებებია და არა აბსოლუტური საზღვრები, რადგან ნაკადის ფაქტობრივი პირობები შეიძლება განსხვავდებოდეს მილის გეომეტრიისა და დარღვევების მიხედვით.

2. რა განსხვავებაა ლამინირებულ და ტურბულენტულ ნაკადს შორის?

მთავარი განსხვავება მილში სიჩქარის განაწილების წესია.

ლამინარული ნაკადი

ლამინარული ნაკადის დროს სითხე შედარებით მოწესრიგებულ ფენებად მოძრაობს.

სიჩქარის პროფილი, როგორც წესი, უფრო გამოხატულია, შემდეგი მახასიათებლებით:

• დაბალი სიჩქარე მილის კედელთან ახლოს
• ცენტრისკენ უფრო მაღალი სიჩქარე
• შედარებით პროგნოზირებადი პარაბოლური სიჩქარის პროფილი

გამარტივებული წარმოდგენა ასეთია:

კედელი → დაბალი სიჩქარე → მაღალი სიჩქარე → დაბალი სიჩქარე → კედელი

ტურბულენტური ნაკადი

ტურბულენტური ნაკადის დროს სითხის მოძრაობა გაცილებით არარეგულარულია.

მცირე მასშტაბის რყევები და შერევა სიჩქარის პროფილის უფრო ბრტყელ ხასიათს ატარებს ლამინარურ ნაკადთან შედარებით.

ეს ნიშნავს, რომ მილში სიჩქარის განაწილება მნიშვნელოვნად იცვლება რეინოლდსის რიცხვის მიხედვით.

3. რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველისთვის?

ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველი პირდაპირ არ ზომავს მილში გამავალი სითხის მთლიან მოცულობას.

სამაგიეროდ, ის ზომავსსითხის სიჩქარედა შემდეგ ითვლის მოცულობითი ნაკადის სიჩქარეს.

გამარტივებული ფორმით:

Q = V × A

სადაც:

• Q= მოცულობითი ნაკადის სიჩქარე
• V= საშუალო ნაკადის სიჩქარე
• A= მილის განივი კვეთის ფართობი

პრობლემა ის არის, რომ ულტრაბგერითი აკუსტიკური ტრაექტორიის გასწვრივ გაზომილი სიჩქარე შეიძლება ზუსტად არ იყოს ტოლი მთელ მილში საშუალო სიჩქარისა.

ამიტომ, ინსტრუმენტმა უნდა გაითვალისწინოს გაზომილ აკუსტიკურ სიჩქარესა და ფაქტობრივ საშუალო ნაკადის სიჩქარეს შორის ურთიერთობა.

ამ ურთიერთობაზე ძლიერ გავლენას ახდენს სიჩქარის პროფილი.

4. როგორ ცვლის რეინოლდსის რიცხვი სიჩქარის პროფილს?

განვიხილოთ ორი შემთხვევა.

დაბალი რეინოლდსის რიცხვი

დაბალი Re-ს დროს, ნაკადი შეიძლება იყოს ლამინარული.

სიჩქარის პროფილი ძლიერად მრუდია:

ცენტრის სიჩქარე > საშუალო სიჩქარე > კედელთან ახლოს სიჩქარე

თუ ულტრაბგერითი აკუსტიკური გზა მილის კონკრეტულ რეგიონში გადის, გაზომილი სიჩქარე შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს განივი კვეთის საშუალო სიჩქარისგან.

მაღალი რეინოლდსის რიცხვი

მაღალი Re-ს დროს ნაკადი ტურბულენტური ხდება.

შერევა, როგორც წესი, უფრო ბრტყელი სიჩქარის პროფილს წარმოქმნის, თუმცა სიჩქარე მაინც მცირდება მილის კედლისკენ.

ამრიგად, აკუსტიკური გზის სიჩქარეს შეიძლება განსხვავებული დამოკიდებულება ჰქონდეს მილის საშუალო სიჩქარესთან.

ეს არის ერთ-ერთი მიზეზი, რის გამოც ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველი ვერ ჩათვლის, რომ ერთი გაზომილი სიჩქარის მნიშვნელობა ყოველთვის შეესაბამება ნაკადის საშუალო სიჩქარეს.

5. რეინოლდსის რიცხვისა და ტრანზიტის დროის ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველები

ტრანზიტის დროის ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველის შემთხვევაში, ინსტრუმენტი ზომავს ულტრაბგერითი ტრანზიტის დროს ზემოთ და ქვემოთ.

ძირითადი ურთიერთობა შეიძლება გამარტივდეს შემდეგნაირად:

ნაკადის სიჩქარე ∝ ტრანზიტის დროის სხვაობა

გაზომილი სიჩქარე დაკავშირებულია ულტრაბგერითი აკუსტიკური ბილიკის გასწვრივ სიჩქარის კომპონენტთან.

თუმცა, ფაქტობრივი მოცულობითი ნაკადის სიჩქარე დამოკიდებულიასაშუალო სიჩქარე მილის მთელ განივი მონაკვეთზე.

ამიტომ, ინსტრუმენტმა გაზომილი აკუსტიკური სიჩქარე საშუალო ნაკადის სიჩქარესთან უნდა დააკავშიროს.

ამ ურთიერთობაზე შეიძლება გავლენა იქონიოს:

• რეინოლდსის რიცხვი
• აკუსტიკური ბილიკის მდებარეობა
• აკუსტიკური ბილიკების რაოდენობა
• ნაკადის პროფილი
• მილის დიამეტრი
• ნაკადის დარღვევები

6. რატომ არის ეფექტი უფრო მნიშვნელოვანი დაბალი ნაკადის სიჩქარის დროს?

მას შემდეგ, რაც:

Re = ρVD / μ

როდესაც ნაკადის სიჩქარე მცირდება, რეინოლდსის რიცხვიც მცირდება.

მაგალითად, მაღალი ნაკადის სიჩქარით მომუშავე სისტემას შეიძლება ჰქონდეს სრულად განვითარებული ტურბულენტური ნაკადი, მაშინ როდესაც იგივე სისტემა, რომელიც ძალიან დაბალი ნაკადის სიჩქარით მუშაობს, შეიძლება მიუახლოვდეს გარდამავალ ან ლამინარურ რეჟიმს.

ამიტომ, სიჩქარის პროფილი შეიძლება მნიშვნელოვნად შეიცვალოს ნაკადის სიჩქარის ცვლილებასთან ერთად.

ეს ნიშნავს, რომ ურთიერთობა შემდეგს შორისაა:

აკუსტიკური გზის სიჩქარე

და

მილის საშუალო სიჩქარე

შეიძლება ასევე შეიცვალოს.

ზოგიერთი ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველისთვის ეს შეიძლება მნიშვნელოვანი გასათვალისწინებელი ფაქტორი გახდეს ძალიან დაბალი ნაკადის სიჩქარის ან მაღალი სიბლანტის სითხეების გაზომვისას.

7. რატომ აქვს მნიშვნელობა სითხის სიბლანტეს?

რეინოლდსის რიცხვი უკუპროპორციულია სიბლანტისა:

Re = ρVD / μ

თუ სიბლანტე იზრდება, რეინოლდსის რიცხვი მცირდება იმავე მილის დიამეტრის, სიმკვრივისა და ნაკადის სიჩქარისთვის.

მაგალითად, განვიხილოთ ორი სითხე, რომლებიც ერთი და იგივე სიჩქარით მიედინება ერთსა და იმავე მილში:

წყალი → დაბალი სიბლანტე → მაღალი რეაქციის

მძიმე ზეთი → მაღალი სიბლანტე → დაბალი რეაქციის

მძიმე ზეთს შეიძლება ჰქონდეს გაცილებით გამოხატული სიჩქარის პროფილი მისი მაღალი სიბლანტის გამო.

ამიტომ, ერთი და იგივე ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველი შეიძლება განსხვავებულად მუშაობდეს სხვადასხვა სითხეების გაზომვისას, მაშინაც კი, თუ მილის დიამეტრი და ნაკადის სიჩქარე მსგავსია.

8. რატომ არის სწორი მილის სიგრძე დაკავშირებული რეინოლდსის რიცხვთან?

რეინოლდსის რიცხვი ასევე გვეხმარება ახსნაში, თუ რატომ არის მნიშვნელოვანი სწორი მილის საკმარისი სიგრძე.

იდაყვის, სარქვლის, რედუქტორის ან სხვა ფიტინგის შემდეგ, ნაკადის პროფილი შეიძლება დაირღვეს.

ნაკადს საკმარისი მანძილი სჭირდება უფრო სტაბილური პროფილისკენ განვითარებისთვის.

განვითარების პროცესი დამოკიდებულია ფაქტორებზე, მათ შორის:

• რეინოლდსის რიცხვი
• მილის დიამეტრი
• მილის უხეშობა
• დარღვევის ტიპი
• ნაკადის სიჩქარე

თუ ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველი დამონტაჟებულია ზემოთ მდებარე დარღვევასთან ძალიან ახლოს, გაზომილ აკუსტიკურ სიჩქარეზე შესაძლოა ძლიერ გავლენა იქონიოს ასიმეტრიულმა ან მორევის სიჩქარის პროფილმა.

ამან შეიძლება გამოიწვიოს გაზომვის შეცდომები.

სწორედ ამიტომ, ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველის ტიპური ინსტალაციის ინსტრუქცია შეიძლება გვირჩევდეს:

ზემოთ მიმართული სწორი მილი ≥ 10D

ქვედა დინების სწორი მილი ≥ 5D

სადD არის მილის შიდა დიამეტრი.

9. რეინოლდსის უფრო მაღალი რიცხვი ყოველთვის უკეთეს სიზუსტეს ნიშნავს?

არა აუცილებლად.

რეინოლდსის უფრო მაღალი რიცხვი, როგორც წესი, უფრო ტურბულენტურ დინებას მიუთითებს, თუმცა გაზომვის სიზუსტე სხვა მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული.

ესენია:

• ნაკადის პროფილი
• გადამყვანის მონტაჟი
• მილის მდგომარეობა
• სწორი მილის სიგრძე
• სიგნალის ხარისხი
• აკუსტიკური ბილიკის კონფიგურაცია
• სითხის თვისებები
• მრიცხველის კალიბრაცია

ამიტომ, რეინოლდსის რიცხვი მნიშვნელოვან მნიშვნელოვნებად უნდა ჩაითვალოს.ნაკადის მდგომარეობის პარამეტრი, ვიდრე ნაკადის მრიცხველის სიზუსტის პირდაპირი მაჩვენებელი.

10. რატომ არის მრავალმხრივი ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველები ნაკლებად მგრძნობიარე ნაკადის პროფილის მიმართ?

ეს მრავალმხრივი ულტრაბგერითი ნაკადის გაზომვის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობაა.

ერთი აკუსტიკური გზა იღებს ნიმუშებს სიჩქარის შესახებ მილის შეზღუდული რეგიონის გასწვრივ.

მრავალმხრივი ნაკადის მრიცხველი იყენებს რამდენიმე აკუსტიკურ გზას სხვადასხვა პოზიციაზე.

კონცეპტუალურად:

ერთი გზა

→ სიჩქარეს ზომავს ერთი აკუსტიკური ბილიკის გასწვრივ

მრავალმხრივი

→ მილის მრავალი რეგიონის ნიმუშების აღება

ინსტრუმენტს შეუძლია გამოიყენოს ეს გაზომვები სიჩქარის საერთო განაწილების უკეთესი წარმოდგენის მისაღებად.

ამიტომ, მრავალმხრივი ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველები ხშირად სასურველია შემდეგი აპლიკაციებისთვის:

• ნაკადის პროფილი რთულია
• საჭიროა მაღალი სიზუსტე
• მილის დიამეტრი დიდია
• ნაკადის დარღვევების თავიდან აცილება რთულია

რეინოლდსის რიცხვი გავლენას ახდენს ულტრაბგერითი ნაკადის გაზომვაზე, რადგან ის გავლენას ახდენსნაკადის რეჟიმი და სიჩქარის პროფილი მილის შიგნით.

ძირითადი ურთიერთობაა:

Re = ρVD / μ

რეინოლდსის რიცხვის ცვლილებასთან ერთად, ნაკადი შეიძლება გადავიდეს ლამინარურ, გარდამავალ და ტურბულენტურ რეჟიმებს შორის. ეს ცვლის სიჩქარის განაწილებას მილში და შესაბამისად, გავლენას ახდენს ულტრაბგერითი აკუსტიკური ტრაექტორიის გასწვრივ გაზომილ სიჩქარესა და ნაკადის რეალურ საშუალო სიჩქარეს შორის კავშირზე.

პრაქტიკული ულტრაბგერითი ნაკადის გაზომვისთვის, რეინოლდსის რიცხვი უნდა განიხილებოდეს შემდეგთან ერთად:

ნაკადის სიჩქარე + სითხის სიბლანტე + მილის დიამეტრი + ნაკადის პროფილი + სწორი მილის სიგრძე + აკუსტიკური გზის კონფიგურაცია

რეინოლდსის რიცხვის გაგება ინჟინრებს უკეთესად შეაფასებსნაკადის პირობები, სენსორის მონტაჟი, გაზომვის გაურკვევლობა და ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველის შესაფერისობა კონკრეტული გამოყენებისთვის.