Strujanje

Na tijelo koji se giba kroz plin ili tekućinu djeluje sila čiji je smjer suprotan smjeru gibanja. Na slici je prikazano laminarno strujanje s vrlo niskim Reynoldsovim brojem.

Torricellijev zakon istjecanja.

Reynoldsove zabilješke o trenutku prelaska iz laminarnog u turbulentno strujanje fluida.

Vrtložne električne struje ili Foucaultove struje su električne struje velike jakosti, koje nastaju u unutrašnjosti metalnih vodiča podvrgnutih djelovanju promjenljivoga magnetskoga polja (crvene silnice).

Turbulentno strujanje na krilu zrakoplova.

Strujanje je gibanje tekućine ili plina (fluida). Prema putanji strujanja razlikuje se laminarno i turbulentno strujanje. Kod laminarnoga strujanja sve čestice u istom sloju fluida imaju istu brzinu, to jest svi slojevi fluida gibaju se paralelno i fluid se nužno giba sporo. Kada brzina poraste, slojevi se miješaju i strujanje postaje turbulentno. Prema promjenljivosti brzine razlikuje se: stacionarno strujanje, kod kojega je količina tvari koja prođe kroz svaki presjek konstantna, i nestacionarno strujanje, kod kojega se ta količina mijenja. Ovisno o tome stvaraju li se pri strujanju vrtlozi razlikuje se vrtložno i potencijalno strujanje. Strujanje je vrtložno ako se stvaraju vrtlozi, a ako se vrtlozi ne stvaraju, brzina strujanja može se prikazati s pomoću takozvane potencijalne funkcije pa se takvo strujanje naziva potencijalno.

Prijenos topline strujanjem je konvekcija.

Vrste strujanja

Stacionarno strujanje

Stacionarno strujanje nastaje kada je u svakoj točki nekog presjeka strujnog toka jednaka brzina i jednak tlak. Tako je na primjer strujanje tekućina iz rezervoara sa stalnom razinom, zatim u cijevima sa stalnim tlakom i drugo.

Nestacionarno strujanje

Nestacionarno strujanje nastaje kada je u svakoj točki nekog presjeka strujnog toka brzina i tlak se mijenjaju s vremenom. Tako je na primjer strujanje kod istjecanja tekućina iz rezervoara s promjenjivom visinom razine tekućine. Kod toga se, naime, promjenom razine mijenja i brzina i tlak (Torricellijev zakon).

Gravitacijsko strujanje

Gravitacijsko strujanje je ono strujanje koje nastaje zbog djelovanja sile teže. Takvo je na primjer strujanje u potocima, rijekama, kanalima i tako dalje.

Strujanje pod tlakom

Strujanje pod tlakom nastaje zbog razlike tlaka u tekućini (na primjer tlačni cjevovod); ta razlika može nastati radom sisaljke ili od tlaka rezervoara u vodovodnoj mreži.

Laminarno strujanje

Laminarno strujanje je gibanje tekućine u međusobno paralelnim slojevima. Kod takvog strujanja nema miješanja tekućine, a pojedini slojevi tekućine kližu jedan prema drugome. Laminarno strujanje može biti stacionarno ili nestacionarno. Takvo je na primjer strujanje podzemnih voda.

Turbulentno strujanje

Turbulentno strujanje je gibanje tekućine pri kojem se stvaraju vrtlozi i miješa tekućina. Takvo je na primjer strujanje vode oko brodova koji plove.

Reynoldsov broj

Reynoldsov broj (oznaka Re) služi kao kriterij prema kojemu se može utvrditi hoće li u danim okolnostima nastupiti laminarno ili turbulentno strujanje fluida. Općenito je:

$\mathrm {Re} ={{\rho \cdot {\mathbf {v} }\cdot L} \over {\mu }}={{{\mathbf {v} }\cdot L} \over {\nu }}$

gdje je:

• ${\mathbf {v} }$ - najveća brzina strujanja fluida (SI mjerna jedinica: m/s);
• ${L}$ - odabrana duljina, na primjer duljina cijevi, srednja duljina tetive krila zrakoplova i slično (m);
• ${\mu }$ - dinamička viskoznost fluida (Pa·s ili N·s/m² ili kg/(m·s));
• ${\mathbf {\nu } }$ - kinematička viskoznost fluida (${\mathbf {\nu } }=\mu /{\rho }$) (m²/s);
• ${\rho }\,$ - gustoća fluida (kg/m³).

Uz Machov i Prandtlov broj, Reynoldsov je broj glavni kriterij ponašanja fluida u aerodinamici i hidrodinamici (mehanika fluida).

Vrtlog

Vrtlog je spiralno strujanje fluida, prašinaste tvari, električne struje i drugo oko točke ili osi. Vrtložne električne struje (Foucaultove struje) nastaju u unutrašnjosti metalnih vodiča u jakom magnetskom polju. Magnetski vrtlozi u supravodičima oblikuju se prilikom prijelaza u supravodljivo stanje.