Как мы объяснили в статье Свойства воды и проектирование аквапарков, вода является материальной средой, которая постоянно деформируется. Эта непрерывная деформация подразумевает движение, то есть ее течение.

Течение воды или ее движение можно разделить на ламинарное и турбулентное:

— Ламинарное течение: соответствует «упорядоченному» движению частиц воды, не смешиваясь и не сталкиваясь друг с другом, чьи линии тока остаются «параллельными». Его скорость, очень стабильная, близка к постоянной и равна нулю в поперечном направлении линий тока. Ламинарный поток обычно возникает при очень низких скоростях жидкости или в жидкостях с высокой вязкостью.

Рисунок 1. Представление ламинарного течения в трубе. Видны «параллельные» линии тока.

— Турбулентное течение: относится к неравномерному и «беспорядочному» движению воды. Линии тока колеблются и пересекаются, со столкновениями между частицами. Оно демонстрирует постоянную нестабильность и очень быстрые колебания скорости. Эта сильная изменчивость скорости способствует возникновению касательных напряжений в толще воды. В свою очередь касательные напряжения вызывают диссипацию энергии тем больше, чем они больше. Следовательно, потери напора в трубе с турбулентным режимом будут больше, чем при ламинарном течении.

Рисунок 2. Иллюстрация турбулентного течения в трубе с «беспорядочными» линиями тока.

Параметром индикатора типа течения является число Рейнольдса. Это безразмерный коэффициент, зависящий в основном от вязкости и скорости воды. Расход в трубе определяется следующим выражением:

Где Re, или число Рейнольдса (безразмерное), прямо пропорционально произведению 𝜌, или плотности воды (кг/м³), v, скорости воды (м/с) и D, внутреннего диаметра трубы (м); и обратно пропорционально 𝜇 или динамической вязкости воды (кг/м·с).

Когда коэффициент Рейнольдса больше 4000, течение считается турбулентным. Если значение меньше 2300, течение ламинарное. При промежуточных значениях (между 2300 и 4000) течение неустойчивое, то есть может переходить от ламинарного к турбулентному и наоборот, и называется переходным течением.

В целом, в большинстве гидротехнических сооружений, если рассматривать обычные рабочие скорости, особенно в трубопроводных сетях, вода циркулирует в турбулентном режиме. И, как мы упоминали ранее, турбулентное течение приводит к потерям напора в трубе. Однако есть несколько конкретных примеров, когда вода обычно течет ламинарно. Это касается отстойников для очистки воды, особенно ламинарного типа, или некоторых гидротерапевтических аксессуаров для бассейнов, таких как водяные завесы.

Луис Льор, старший инженер по гидравлике Отдела архитектуры Amusement Logic