ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие свойства струй из "Прикладная газовая динамика. Ч.1 " Во многих случаях движения жидкости и газа в потоке возникают так называемые поверхности, тангенциального разрыва-, течения жидкости по обе стороны такой поверхности называются струйными. В зависимости от относительного направления движения струй они могут быть спутными или встречными. Характерной особенностью струйных течений является то, что тангенциальный разрыв на поверхности раздела терпят такие, например, величины, как скорость течения, температура, концентрация примеси, тогда как распределение статического давления оказывается непрерывным. [c.361] На поверхности тангенциального разрыва в связи с ее неустойчивостью возникают вихри, беспорядочно движущиеся вдоль и поперек потока вследствие этого между соседними струями происходит обмен конечными массами (молями) вещества, т. е. поперечный перенос количества движения, тепла и примесей. В результате на границе двух струй формируется область конечной толщины с непрерывным распределением скорости, температуры и концентрации примеси эта область называется струйным турбулентным пограничным слоем. При очень малых значениях числа Рейнольдса струйный пограничный слой может быть ламинарным, но на этом сравнительно редком случае течения мы не останавливаемся. [c.361] Наиболее простой случай струйного пограничного слоя имеет место при истечении жидкости с равномерным начальным полем скорости (wo) в среду, движущуюся с постоянной скоростью (Мн), так как при этом в начальном сечении струи толщина пограничного слоя равна нулю. Утолщение струйного пограничного слоя, состоящего из увлеченных частиц окружающей среды и заторможенных частиц самой струи, приводит, с одной стороны, к увеличению поперечного сечения, а с другой стороны, к постепенному съеданию ядра струи — области, лежащей между внутренними границами пограничного слоя. Принципиальная схема такого струйного течения изображена на рис. 7.1. Часть струи, в которой имеется ядро течения, называют начальным участком. [c.361] ВО всей области течения ), вследствие чего скорость в ядре струи остается постоянной. Размывание струи за пределами начального участка выражается не только в ее утолщении, но также и в изменении скорости вдоль ее оси. [c.362] Часто пользуются упрощенной схемой струи и полагают длину переходного участка равной нулю в этом случае сечение, в котором сопрягаются основной и начальный участки, называют переходным сечением струи. Если в расчетах переходный участок не учитывают, то переходное сечение считают совпадающим с началом основного участка. [c.362] Наиболее изученным видом турбулентного струйного течения является струя, распространяющаяся в покоящейся среде такая струя называется затопленной. [c.362] Характерной особенностью турбулентной струи, как показывают теория и многочисленные опыты, является малость поперечных составляющих скорости в любом сечении струи по сравнению с продольной скоростью. Следовательно, если ось х совместить с осью симметрии струи, то составляющие скорости по перпендикулярной к ней оси у окажутся настолько малыми, что в инженерных приложениях теории струи ими можно пренебречь. [c.363] Здесь и — скорость на расстоянии у от оси струи, и — скорость на оси струи, Ua — скорость снутного потока, уо,5и — расстояние от оси струи до места, в котором избыточная скорость вдвое меньше своего максимального значения и — Uh = 0,5 (um —Мв). [c.363] Используемые в данной главе литературные источники содержатся в списке литературы, помещенной в монографии Теория турбулентных струй под ред. Г. Н, Абрамовича, указанной в списке литературы к настоящей книге. [c.363] Эти опыты проводились при разных отношениях скорости спутного потока к скорости истечения т = uJuq = 0,2 0,25 0,46. На рис. 7,2 изображен также профиль скорости в затопленной струе (штриховая линия), взятый из опытов Трюпеля универсальные профили скорости при наличии спутного потока и в его отсутствие оказались практически одинаковыми. [c.364] На тот же рисунок нанесена кривая скорости в пограничном слое начального участка затопленной плоской струи, полученная в опытах Альбертсона и др. И в этом случае профиль скорости является универсальным, но несколько отличается от такового для основного участка. [c.364] Опыты Л. А. Вулиса, Ю. В. Иванова и других исследователей показывают, что профили безразмерных избыточных значений скорости в струе, охватываемой встречным потоком, также универсальны и близки к таковым для затопленной струи. [c.365] Для описания универсальных профилей скорости могут быть подобраны приближенные аналитические зависимости. [c.365] Здесь т = у/Ь — расстояние от точки со скоростью и до оси струи, выраженное в долях от полутолщины (или радиуса) данного сечения струи Ь. [c.365] Профили скорости, рассчитанные по формуле (3), хорошо согласуются с экспериментальными профилями скорости. [c.366] Кривая (5) вследствие изменения начала отсчета отличается от кривой (3). Координаты точек г/о,5и, г/о.эи, г/о,и, которыми пользуются для сравнения теоретической кривой с опытными данными, находят из (5) с помощью определения (6). [c.366] Лучшее, чем (5), согласование с опытными данными для слоя смешения начального участка струи дает профиль скорости, полученный Толмином из теории турбулентности Прандтля. [c.366] В уравнении движения предполагается, что турбулентный путь смешения I в поперечном сечении слоя не изменяется, т. е. зависит лишь от продольной координаты х, что объясняется отсутствием ограничивающей турбулентную струю твердой стенки, гасящей поперечные движения частиц жидкости. [c.367] В табл. 7.1 приведены значения функций (ф). [c.367] Вернуться к основной статье