מספר ובר

סנסציה אחרי שחצי אבן פוגעת במים, התמונה כמעת ברוחב של חצי מטר. לשים לב לתנועה החופשית של טיפות המים המוסטות וזוהי תופעה שדומה לזורם עם מספר ריינולדס גבוה, הצורה המורכבת הלא כדורית של הטיפות מראה שמספר ובר גבוה. לשים לב גם לרכבת הבועות בגוף המים (בתוך המים). ובנוסף הטבעת מתרחבת כתוצאה מהתפשטות ההפרעה אחרי ההשפעה.

מספר וֶבֶּר (Weber number,תבנית:כ ) הוא גודל חסר ממד במכניקת הזורמים החיוני עבור זורמים נוזליים ובמיוחד עבור ממשק בין שני נוזלים שונים, ועבור כמה זורמים שבהם שטח הפנים מעוקל. המספר קרוי על שם מוריץ ובר (תבנית:גר). ניתן לחשוב על מספר ובר כעל מדד לחשיבות אינרציית הנוזל בהשוואה עם מתח הפנים. הכמות חיונית לניתוח סרט זורם דק ומבנה טיפות ובועות.

ביטוי מתמטי

מספר ובר נרשם בצורה הבאה:

$\mathrm{W}\mathrm{e}=\frac{\rho v^{2}l}{\sigma }$

כאשר

• $\rho$ צפיפות הזורם (kg/m3).
• $v$ מהירות (m/s).
• $l$ אורך אופייני, בדרך כלל בקוטר אגל (m).
• $\sigma$ מתח פנים (N/m).

מספר ובר מותקן, ${\mathrm{W}\mathrm{e}}^{*}=\frac{\mathrm{W}\mathrm{e}}{12}$

שווה ליחס בין האנרגיה הקינטית לאנרגיית פני השטח,

${\mathrm{W}\mathrm{e}}^{*}=\frac{E_{\mathrm{k}\mathrm{i}\mathrm{n}}}{E_{\mathrm{s}\mathrm{u}\mathrm{r}\mathrm{f}}}$,

כאשר

$E_{\mathrm{k}\mathrm{i}\mathrm{n}}=\frac{\pi \rho l^3{U}^2}{12}$

ו

$E_{\mathrm{s}\mathrm{u}\mathrm{r}\mathrm{f}}=\pi l^2\sigma$.

שימושים

אחד השימושים למספר וובר הוא בחקר צינורות חום. כאשר שטף המומנטום בליבת האדים של צינורות חום גבוה, קיימת אפשרות שמאמץ הגזירה המופעל על הנוזל בפתיל יכול להיות גדול מספיק כדי לעלות לרכבת הטיפות בזרם האדים. מספר ובר הוא הפרמטר החסר ממדים שמגדיר לנו את תחילת התופעה (שם התופעה) (מספר ובר גדול או שווה 1). במקרה הזה מספר ובר מוגדר כיחס המומנטום בשכבת האדים מחולק בכוח מתח הפנים שמרסן הנוזל, כאשר הגודל האופייני בו הוא גודל נקבובית המשטח.

מקורות

1. Arnold Frohn; Norbert Roth (27 March 2000). Dynamics of Droplets. Springer Science & Business Media. pp. 15–. תבנית:ISBN.
2. Philip Day; Andreas Manz; Yonghao Zhang (28 July 2012). Microdroplet Technology: Principles and Emerging Applications in Biology and Chemistry. Springer Science & Business Media. pp. 9–. תבנית:ISBN.

לקריאה נוספת

• Weast, R. Lide, D. Astle, M. Beyer, W. (1989-1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 70th ed. Boca Raton, Florida: CRC Press, Inc.. F-373,376.