При обтіканні поверхні потоком в'язкої рідини, починаючи від критичної точки утворюється погранслой. Причому спочатку шар є ламінарним, товщина його δ збільшується, протягом втрачає стійкість і відбувається зміна течії погранслоя. Зміна відбувається в деякій області. Часто для спрощення вважають, що перехід відбувається в точці.
Оскільки коефіцієнт опору поверхні при ламінарному і турбулентному погранслое значно відрізняються за величиною, змінюються умови теплообміну. Визначення меж переходу має велике практичне значення. Для визначення межі переходу існують теоретичні та експериментальні методи. У теоретичних методах досліджується стійкість перебігу ламинарного погранслоя і за кордон переходу приймають точку втрати стійкості. Експериментальні методи засновані на вимірі розподілів швидкості або напруги поверхневого тертя. У точці переходу тертя потоку об стінку різко зростає.
Якщо переміщати микротрубку уздовж обтічної поверхні на однаковій відстані від неї, то в міру занурення мікротрубки в ламінарний погранслой значення швидкості, яке вона буде показувати зі збільшенням х буде спадати. Спочатку переходу ламінарного погранслоя в турбулентний (хкр1) профіль швидкості починає перебудовуватися - стає більш заповненим - притискається до пластини, тому швидкість зростає. При x> хкр2 мікротрубки занурюється вже в турбулентний погранслой і тому швидкість буде зменшуватися. За точку переходу приймають значення х, в якій швидкість досягає мінімуму. Для визначення межі переходу використовують:
На положення ХКР значний вплив може надати швидкість зміни зовнішнього потоку.
У конфузорной області, тобто при розгоні зовнішнього потоку перехід затягується, тобто ламінарний зона збільшується.
У диффузорной області ламінарний погранслой раніше втрачає стійкість, тому ХКР зменшується. Причини, що викликають зміну режиму наступні:
- обурення, що вносяться до погранслой з зовнішнього потоку (зовнішній потік турбулізованим)
- обурення, які виходять від поверхні (шорсткості, стики поверхонь)
Розглянемо вплив турбулентності зовнішнього потоку. Якщо ступінь турбулентності зовнішнього потоку менше 0,1%, то обурення не впливає:
Якщо, то зі збільшенням ε хкр1 і хкр2 зменшуються. Вплив шорсткості призводить до більш ранньої зміни режимів.
Розглянемо вплив величини U. Чим більше U. тим менше ХКР.
При турбулентному режимі протягом біля поверхні завжди існує область ламінарно поточної рідини - в'язкий подслой, товщина якого від δ. Розподіл швидкості в в'язкому подслое лінійне і описується рівнянням:
У турбулентному ядрі розподіл швидкості може бути описано універсальним логарифмическим профілем розподілу:
Між подслоем і ядром часто виділяють буферну область в якій фізична і критична в'язкість одного порядку. Тому рівняння (2) дає розбіжність з експериментальними даними в буферній області і на зовнішньому кордоні прикордонного шару, де потік взаємодіє з нетурбулізірованним потоком.
Оскільки при турбулентному погранслое коефіцієнт опору значно більше, то для зниження загального опору добре обтічних тіл (крило, пластина, судно) необхідно затягувати перехід, тобто збільшувати протяжність ламинарного ділянки погранслоя. Для погано обтічних тіл (циліндр, сфера) опір визначається в першу чергу опором форми (тиску). Опір тертя має мале значення. Опір форми залежить від області відриву потоку. Чим більше область відриву, тим більше опір. При малих швидкостях набігання (Re При Re> Reкр на циліндрі спочатку утворюється ламінарний погранслой, який перетворюється в турбулентний, який зривається при вугіллі 140 °. Турбулентний погранслой краще обмінюється енергією з зовнішнім потоком, ніж ламінарний. Збільшення запасу енергії в турбулентному погранслое призводить до затягування точки відриву до 140 ° і зона відривного плину за циліндром різко зменшується, протягом ніби наближається до ідеального, коефіцієнт опору різко знижується. Це явище називається кризою обтікання погано обтічних тіл. div> .uk-panel '> "data-uk-grid-margin>