Κρίσιμη ταχύτητα είναι η ταχύτητα και η κατεύθυνση με την οποία η ροή ενός υγρού μέσω ενός σωλήνα αλλάζει από ομαλή ή «στρωτή» σε τυρβώδη. Ο υπολογισμός της κρίσιμης ταχύτητας εξαρτάται από πολλές μεταβλητές, αλλά είναι ο αριθμός Reynolds που χαρακτηρίζει τη ροή του υγρού μέσω ενός σωλήνα είτε ως στρωτή είτε σε τυρβώδη. Ο αριθμός Reynolds είναι μια μεταβλητή χωρίς διάσταση, που σημαίνει ότι δεν έχει συνδεδεμένες μονάδες σε αυτήν.
Εάν θέλετε να βρείτε την κρίσιμη ταχύτητα του νερού που κινείται μέσω ενός τμήματος σωλήνα, θα ξεκινήσουμε χρησιμοποιώντας τον βασικό τύπο για τον υπολογισμό της κρίσιμης ταχύτητας: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). Σε αυτήν την εξίσωση, το Vcrit αντιπροσωπεύει την κρίσιμη ταχύτητα, το Nr αντιπροσωπεύει τον αριθμό Reynolds, το μ (mu) αντιπροσωπεύει τον συντελεστή ιξώδους (δηλαδή, η αντίσταση στη ροή) για ένα δεδομένο υγρό, το D αντιπροσωπεύει την εσωτερική διάμετρο του σωλήνα και το ρ (rho) αντιπροσωπεύει την πυκνότητα του δεδομένου υγρό. Η μεταβλητή μ (mu) μετράται σε τετραγωνικά μέτρα ανά δευτερόλεπτο και η πυκνότητα του δεδομένου υγρού μετράται σε χιλιόγραμμα ανά τετραγωνικό μέτρο.
Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα τμήμα σωλήνα μήκους δύο μέτρων με εσωτερική διάμετρο 0,03 μέτρα και θέλετε να μάθετε το αντιπροσωπεύεται η κρίσιμη ταχύτητα του νερού που διέρχεται από το τμήμα του σωλήνα με ταχύτητα 0,25 μέτρα ανά δευτερόλεπτο από τον V. Αν και το μ ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, η τυπική του τιμή είναι 0,00000114 μέτρα-τετραγωνικό ανά δευτερόλεπτο, οπότε θα χρησιμοποιήσουμε αυτήν την τιμή σε αυτό το παράδειγμα. Η πυκνότητα, ή ρ, του νερού είναι ένα κιλό ανά κυβικό μέτρο.
Εάν δεν δοθεί ο αριθμός του Reynold, μπορείτε να τον υπολογίσετε χρησιμοποιώντας τον τύπο: Nr = ρ_V_D / μ. Η στρωτή ροή αντιπροσωπεύεται από τον αριθμό του Reynold μικρότερο από 2.320, και η τυρβώδης ροή αντιπροσωπεύεται από τον αριθμό Reynold μεγαλύτερο από 4.000.
Συνδέστε τις τιμές για καθεμία από τις μεταβλητές της εξίσωσης αριθμού του Reynold. Αφού συνδέσετε τις τιμές, ο αριθμός του Reynold είναι 6,579. Επειδή είναι μεγαλύτερη από 4.000, η ροή θεωρείται τυρβώδης.
Τώρα συνδέστε τις τιμές στην εξίσωση κρίσιμης ταχύτητας και θα πρέπει να λάβετε: Vcrit = (6,579_0.000000114 μέτρα / second-squared) / (0,03 μέτρα_1 κιλό / κυβικό μέτρο) = 0,025 μέτρα / δευτερόλεπτο.