ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Касательные напряжения в турбулентном потоке из "Гидравлика " Рассмотрим вопрос о касательных напряжениях в турбулентном потоке. [c.120] Из указанного выше следует, что движение жидкости при турбулентном режиме всегда должно происходить со значительно большей затратой энергии, чем при ламинарном. При ламинарном режиме энергия расходуется только на преодоление сил внутреннего трения между движущимися с различной скоростью соседними слоями жидкости, а при турбулентном, кроме того, значительная энергия затрачивается на процесс перемешивания, вызывающий в жидкости дополнительные касательные напряжения. [c.120] Первое из них находится по уравнению (1.12), выражающему ньютоновские законы внутреннего трения вязкой жидкости. [c.120] Значительно сложнее оказывается определение второго слагаемого в уравнении (4.54). По сути дела оно обусловливается пульсационными добавками скорости, зависимость которых от осредненных характеристик турбулентного потока весьма сложна и до сих пор полностью не установлена. [c.120] Новым является здесь величина /, которая называется длиной пути перемешивания и представляет собой некоторую длину, определяемую пульсационными добавками скорости. [c.121] Физически длину пути перемешивания можно представить как путь, который дoлнiкa пройти в поперечном направлении частица жидкости относительно остальной ее массы, чтобы в результате смешивания с окружающим турбулентным потоком (по выражению Прандтля) потерять свою индивидуальность или, говоря иными словами, потерять свою поперечную пульсацион-ную составляющую скорости. [c.121] Выражение (4.56) для инерционного напряжения может быть установлено следующим образом. Выделим в движущейся жидкости два слоя а и Ь (рис. 4.18), находящиеся один от другого на расстоянии I. Как уже указывалось, при турбулентном режиме, кроме перемещения жидкости в направлении главного движения потока будет происходить также и поперечное движение частиц, например в рассматриваемом случае от слоя а к слою Ь. Обозначим V скорость этого поперечного движения (пульсациоН ную скорость). [c.121] Таким образом, будем иметь Т А1 = рАРи А1 (йи/йу) I. [c.121] При ламинарном режиме, когда перемешивания не происходит, длина пути перемешивания /=0 и уравнение (4.54) обращается в обычное для этого случая уравнение (1.12), выражающее касательное напряжение пропорционально вязкости и скорости в первой степени. [c.121] Таким образом, при большой турбулентности потока, т. е. при больших числах Рейнольдса, можно считать, что касательное напряжение будет пропорционально плотности жидкости и квадрату градиента скорости. Если турбулентный режим характеризуется небольшими значениями числа Рейнольдса, вязкостное напряжение соизмеримо с инерционным и полное напряжение будет пропорционально скорости в степени, несколько меньше второй. [c.122] Вернуться к основной статье