ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Двухслойная схема пристенной турбулентности. Логарифмический профиль скоростей из "Механика жидкости и газа " Переходя к применениям полуэмпирических методов для расчета турбулентных потоков, выделим особо два класса движений 1) свободные, происходящие вдалеке от твердых поверхностей и подчиняющиеся закономерностям так называемой свободной турбулентности, и 2) пристенные, в отличие от предыдущих развивающиеся вблизи твердых поверхностей и описываемые закономерностями пристеночной турбулентности. [c.560] К первому классу относятся всевозмоягные случаи распространения турбулентных струй в неподвижной жидкости и в спутных потоках, образования следа за телом и др. [c.560] Особенностью свободной турбулентности является отсутствие в двияш-ниях этого класса взаимодействия молекулярных и молярных процессов переноса. В этих случаях приходится иметь дело с чисто турбулентными движениями и только молярными процессами переноса, что значительно упрощает расчет. Наиболее простыми в этом случае оказываются и приемы задания коэффициентов переноса и пути смешения. [c.560] Отметим еще, что при исследовании свободной турбулентности приходится пользоваться методами, основанными как па дифференциальном, так и интегральном подходах. [c.560] Обзор работ этого направления можно найти, например, в сборнике Современное состояние динамики вязкой жидкости , т. II, гл. XIV, 279, 280, ИЛ, М., 1948. [c.560] Практическое значение теории турбулентных струй в современной технике (реактивные и ракетные двигатели, камеры горения парогенераторов, отопительные и вентиляционные системы, аппараты химических производств и др.) настолько велико, что эта теория давно стала самостоятельным разделом прикладной гидродинамики и ей посвящены обширные монографии ). Удовольствуемся поэтому лишь изложением некоторых наиболее интересных с теоретической стороны результатов с целью иллюстрации применений полуэмпирических методов к этому разделу общей гидроаэродинамики. [c.561] Выбор осей координат показан на рис. 217. Диаметр струи принят бесконечно большим, так что движение в пограничном слое можно рассматривать как плоское. [c.561] Уравнения осредненного турбулентного движения в пограничном слое струи могут быть выведены из уравнений Рейнольдса (16) точно так же, как уравнения ламинарного пограничного слоя из уравнений Стокса. Будем иметь, отбрасывая черточки как обозначение осреднения. [c.561] Чтобы определить I (х) и выяснить, не является ли поставленная задача автомодельной, т. е. не сводится ли в рассматриваемом случае уравнение в частных производных (59) с граничными условиями (60) и (61) к обыкновенному дифференциальному уравнению, применим рассуждение, аналогичное тому, которое уже неоднократно использовалось в теории ламинарного пограничного слоя. [c.562] Обозначим через Ь совершенно произвольный, условиями задачи не определенный масштаб длин. В отличие от ламинарного слоя, где масштаб поперечных длин получался из масштаба продольных длин делением последнего на V Re, в теории турбулентного слоя, при пренебрежении в уравнениях вязкими членами, а следовательно, и числом Рейнольдса, продольные и поперечные длины имеют одинаковый масштаб. [c.562] Сравнивая (64) и (69), убедимся, что принятое ранее допущение о постоянстве пути смешения по сечению струи эквивалентно допущению о пропорциональности пути смешения ширине струи в данном ее сечении. Такое предположение вместе с допущением о зависимости введенной постоянной с от предыстории потока, т. е. от движения до выхода струи в затопленное той же жидкостью безграничное пространство, уже не имеет того локального характера, как сама формула Прандтля (37), и говорит о смешении в данном случае дифференциального и интегрального подходов, о которых была речь в предыдущем параграфе. [c.563] Изложенный расчет может быть применен при проектировании аэродинамической трубы с открытой рабочей частью, на границе которой образуется описанная выше область смешения ). [c.564] Полагая, как и ранее, путь смешения I функцией только х и подставляя выражение (75) в уравнение (72), убедимся, что при наличии функции тока вида (75) должно выполняться равенство I = сх. [c.565] Выбирая в уравнении (76) вместо т] переменную с , получим уравнение и граничные условия, не зависявдие от частных значений констант. Уравнение это интегрируется численным методом. [c.566] Докажем, что в интересующем нас сейчас случае осесимметричного распространения турбулентной незакрученной струи коэффициент турбулентного трения А постоянен во всей области струи, т. е. не зависит ни от х, ни от г. Вспомним, что путь смешения Z пропорционален ширине струи Ь и, как уже ранее было доказано, Ъ х. [c.567] Гипотеза постоянства коэффициента турбулентного перемешивания неоднократно применялась в задачах турбулентного движения в свободной атмосфере, в океанах и реках. Для случая турбулентного движения жидкости в аэродинамическом и тепловом следе та же гипотеза была сформулирована в 1938 г. Б. Я. Трубниковым Д. [c.567] На рис. 220 сплошной кривой показан график этой функции и там же нанесены опытные точки ) совпадение можно признать вполне удовлетворительным повсюду, кроме внешней границы струи, где могут сказываться процессы перемежаемости , принятым законом пути смешения не учитываемые. [c.569] Распространение свободной закрученной струи в затопленном пространстве, Труды ЛПИ, 176, 1955, 137—145. [c.570] Чтобы показать влияние увеличения закрутки, на рис. 223 приведены графики продольной скорости при сравнительно сильной закрутке (я — 1,25). [c.571] При небольших значениях х отчетливо видны провалы в графиках продольной скорости, убываюш ие с удалением от выходного отверстия струи. [c.571] Вернуться к основной статье