ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплопередача в пограничном слое из "Механика сплошных сред Изд.2 " Определить распределение температуры в жидкости, совершающей пуазейлевское течение по трубе кругового сечения, температура стенки которой меняется вдоль длины трубы по линейному закону. [c.251] Она не зависит от коэффициента теплопроводности. [c.251] Такое рассмотрение, однако, опять будет неприменимо в пристеночном слое жидкости, поскольку при нём не будут выполняться на поверхности тела ни граничное условие прилипания, ни условие одинаковости температур жидкости и тела. В результате в пограничном слое будет происходить наряду с быстрым падением скорости также и быстрое изменение температуры жидкости до значения, равного температуре поверхности твёрдого тела. Пограничный слой будет характеризоваться наличием в нём больших градиентов как скорости, так и температуры. [c.252] Что касается распределения температуры в основном объёме жидкости, то легко видеть, что при обтекании нагретого тела (при больших К) нагревание жидкости будет происходить практически только в области следа, между тем как вне следа температура жидкости не изменится. Действительно, при очень больших К процессы теплопроводности в основном потоке не играют практически никакой роли. Поэтому температура изменится только в тех местах пространства, в которые попадает при своём движении нагретая в пограничном слое жидкость. Но мы знаем (см. 34), что из пограничного слоя линии тока выходят в область основного потока только за линией отрыва, где они попадают в область турбулентного следа. Йз области же следа линии тока в окружающее пространство уже не выходят. Таким образом, текущая мимо поверхности нагретого тела в пограничном слое жидкость попадает Целиком в область следа, в котором и остаётся. Мы видим, что тепло оказывается распределённым в тех же областях, в которых имеется отличный от нуля ротор скорости. [c.252] Необходимо отметить, что когда мы говорим о температуре жидкости, совершающей турбулентное движение, то подразумевается усреднённое по времени значение температуры. Истинная температура испытывает в каждой точке пространства крайне нерегулярное изменение со временем такого же характера, какое испытывает и скорость движения. [c.253] Отсюда, в частности, следует, что коэффициент теплопередачи а обратно пропорционален корню из размеров / тела. [c.253] Из одновременных измерений профиля скоростей и температур в трубах и при обтекании плоских пластинок для р получается значение около 0,7. Укажем в этой связи, что аналогичные измерения в турбулентном следе за нагретым телом дают для отношения у ,б/Хту1б свободном турбулентном потоке значение около 0,5. [c.254] С помощью этой формулы можно рассчитать теплопередачу при турбулентном течении по трубе, при турбулентном обтекании плоской пластинки и т. п. Мы не станем останавливаться здесь на этом. [c.255] Таким образом, при больших Р толщина температурного пограничного слоя убывает по сравнению с толщиной скоростного пограничного слоя обратно пропорционально кубическому корню из Р. [c.255] Решение. Выравнивание температур в неравномерно нагретом турбулентном потоке происходит аналогично диссипации механической энергии. Турбулентные пульсации масштабов X Xq (Xq—внутренний масштаб турбулентности) приводят к выравниванию температур путем чисто механического перемешивания жидких частиц различной температуры. Значительные же градиенты истинной температуры в участках X Xq сглаживаются путём истинной диссипативной теплопроводности. [c.256] Вернуться к основной статье