ריינולדס מגלה את המיעור וניוטון את הצמיגות

למעשה ריינולדס גילה כי כאשר מספר ריינולדס קטן מ- 2300 הזרימה היא למינרית. ואילו כאשר מספר ריינולדס גדול מ- 4000 הזרימה הופכת להיות עירבולית. בתחום שבין 2300 ל- 4000 הזרימה נקראת זרימת מעבר, היא אינה למינרית אבל עדיין לא עירבולית. חשוב לציין שהטמפרטורה יכול להשפיע על מספרים אלו. שימו לב, ככל שהצמיגות גבוהה יותר מספר ריינולדס יהיה קטן יותר. ככל שהצינור צר יותר מספר ריינולדס יהיה קטן יותר וככל שמהירות הזרימה תהיה קטנה יותר מספר ריינולדס יהיה קטן יותר. כככל שמספר ריינולדס יהיה קטן יותר מ- 2300 כך נבטיח למינריות של הזרימה.

תופעה מעניינת נוספת שמתרחשת בעת זרימה נקראת מיעור (Cavitation, מהמילה מערה-Cave). למעשה כאשר זורם נע בתוך הצינור שכבות הנוזל מתחככות אחת בשנייה וגם מתחככות בדפנות הצינור. אם התפתחות הטכנולוגיה וייצור משאבות שמסוגלות להזרים נוזלים (וגם גאזים) בספיקות גבוהות התגלה תוך כדי עבודתם של מערכות אלו שהנצילות של המערכות יורדת עם הזמן. במחקר מעמיק יותר גילו המהנדסים שבמקרים מסוימים הזרימה בצינור יוצרת מערבולות (כן בדיוק כמו שהים יוצר לעיתים). זרימה עירבולית כזאת גורמת לחיכוך גבוה מאוד בין הזורם לדפנות הצינור וליצירת שקעים קטנים = מערות בתוך דפנות הצינור.

כיצד מונעים את הזרימה העירבולית? כדי לענות על שאלה זאת אנחנו צריכים קודם כל לגלות באיזה מקרים הזרימה העירבולית מתרחשת. כמו כן, זרימה עירבולית מתרחשת בעיקר בנוזלים שצמיגותם נמוכה. רגע רגע, צמיגות? מושג חדש? ובכן, לא ממש. צמיגות (Viscosity)‏‏‏‏ בעצם קשורה לצפיפות החלקיקים של הזורם. ככל שצפיפות החלקיקים גדולה יותר לזורם יש יכולת תנועה מוגבלת יותר.

ניוטון, שחקר את צמיגותם של נוזלים שונים הגדיר גם את הצמיגות בשני אופנים:

בואו נעשה ניסוי (שאתם למעשה יכולים לבצע בבית). נמלא כוסית קטנה של יין בשלושה סוגים של נוזלים:

האחת במים, השנייה בשמן זית, והשלישית בדבש. נבקש מחבר שימדוד לנו זמן באמצעות שעון עצר הנמצא בכל טלפון נייד. כמה זמן לקח לנו למלא את כוסית היין בכל אחד מהנוזלים שתארנו.

לא נחכה ונספר לכם שהמים הכי זריזים למלא את כוסית היין. השמן קצת יותר איטי והכי איטי יהיה הדבש. הדבש הוא בעל צמיגות מאוד גבוהה.

דרך אגב, מה קורה אם חוזרים על מזיגת הדבש לכוסית היין אבל מחממים את הדבש לפני המזיגה? נוכל לראות שהטמ"פ השפיעה על צמיגות הדבש ותנועת הדבש מהירה יותר במזיגה.

בנספח 4, בספר בקרת מערכות הנדסיות תשפ"א, ניתן למצוא גרפים שמראים את הצמיגות הדינמית של זורמים שונים בטמפרטורות שונות.

דוגמא: