Скорость трения в турбулентном слое

В заключение следует подчеркнуть, что область применения изложенной выше теории относительных предельных законов трения и теплообмена далеко не ограничивается рассмотренными проблемами. Уравнения (17) и (18) позволяют, например, проанализировать турбулентный пограничный слой газа при наличии химических реакций на поверхности тела и внутри пограничного слоя. Задача в этом случае сводится к установлению связи между плотностью и скоростью газа в пограничном слое. Открывается возможность исследовать турбулентный пограничный слой при совместном влиянии градиента давления и поперечного потока вещества, при наличии пульсаций давления в потоке газа и т. п. С другой стороны, следует иметь в виду, что теория предельных законов не рассматривает вопросов с механизме турбулентного переноса и не может, следовательно, решать точно задачу о распределении локальных параметров потока (скорости, температуры, концентрации) по сечению пограничного слоя. [c.126]

Ф. И. Франкль. Теплопередача в турбулентном пограничном слое при больших скоростях в сжимаемом газе.— Труды ЦАГИ, 1935, вып. 240, стр. 18—22 Трение в турбулентном пограничном слое при больших скоростях в сжимаемом газе.—Там же, стр. 23-27. [c.318]

При течении струи вдоль стенки на акустические эффекты, которыми сопровождаются движения частиц, оказывают влияние силы трения. В турбулентном пристеночном пограничном слое наличие градиента скоростей приводит к усилению возмущений, являющихся источниками звуковых сигналов. Звуки, генерируемые струей, усиливаются при пристеночном течении также вследствие отражения их от стенок [30, 47]. [c.434]

Вопрос об экспериментальном определении поверхностного трения в турбулентном пограничном слое в газе долгое время являлся одной и наиболее актуальных тем для исследования. Большинство результатов в этой области было получено в период после 1950 г. Следует отметить,, что имеющиеся в настоящее время опытные данные являются далеко-не исчерпывающими, что особенно относится к данным по измерению профилей скорости в пограничном слое. [c.542]

Связь между коэффициентом турбулентного обмена и коэффициентом теплообмена. Как уже было сказано, при наличии градиента температуры или градиента концентрации примеси пульсационное движение в турбулентном течении влечет за собой, во-первых, сильный обмен импульсами между слоями, движущимися с различными скоростями, и во-вторых, повышенный тепло- и массообмен. Следовательно, теплообмен и обмен импульсами, а потому теплопередача на стенке и сопротивление трения тесно связаны между собой. На эту аналогию между процессами обмена тепла и импульсов впервые указал О. Рейнольдс [ ], поэтому ее часто называют аналогией Рейнольдса (п. 3 5 главы XII). С помош ъю аналогии Рейнольдса можно из известных законов сопротивления трения в турбулентном течении вывести заключения о теплопередаче. Коэффициенты обмена Ах и Ад для импульса и тепла имеют такую же размерность, как и коэффициент вязкости л, а именно КТЬ" (в технической системе единиц). Кроме числа Прандтля [c.631]

Характер распределения скорости ло сечению пограничного слоя зависит от того, будет ли он ламинарным или турбулентным. При этом вследствие поперечного перемешивания частиц, а также их соударений указанное распределение скорости, точнее говоря, ее средней по времени величины, оказывается при турбулентном течении значительно более равномерным, чем при ламинарном (см. рис. 1.1.4). Из распределения скоростей вблизи поверхности обтекаемого тела можно также сделать вывод о большем напряжении Трения в турбулентном пограничном слое, определяемом повышенным значением градиента скорости. [c.26]

Влияние чис.па Ке на выходе из решетки при дозвуковых скоростях. От числа Яе зависят режим течения в пограничном слое и потери трения в пограничном слое на профиле лопатки. При небольших значениях числа Ке режим течения в пограничном слое ламинарный с увеличением числа Ке режим течения в пограничном слое становится турбулентным. Для гладких поверхностей лопаток с увеличением числа Ке потери энергии уменьшаются по закону = АКе ", причем интенсивность снижения потерь при ламинарном режиме существенно выше (т = 0,5), чем при турбулентном т 0,14. .. 0,20). Для лопаток с шероховатыми поверхностями при [c.74]

Второй вид потока называется турбулентным, в нем непрерывно происходит перемешивание всех слоев жидкости. Каждая частица потока, перемещаясь вдоль канала с некоторой скоростью, совершает различные движения перпендикулярно стенкам канала. В связи с этим поток представляет собой беспорядочную массу хаотически движущихся частиц. Чем больше образуется пульсаций, завихрений, тем больше турбулентность потока. При переходе ламинарного движения в турбулентное сопротивление от трения в канале возрастает. [c.402]

Видно, что наиболее сильное воздействие на величину турбулентного трения в плоском пограничном слое оказывает окружное магнитное поле, что объясняется его влиянием на две составляющие пульсационной скорости, входящие в выражение для напряжения трения. Описанный метод учета влияния магнитного поля на турбулентность можно применять и в том случае, если направление магнитного поля не совпадает с направлением одной из составляющих пульсационной скорости при этом вектор магнитной индукции следует разложить на компоненты, параллельные составляющим скорости, и затем вести расчет по приведенным выше формулам, учитывая воздействие на турбулентность каждого компонента вектора магнитной индукции. [c.253]

В переходном режиме коэффициент сопротивления трения зависит не только от шероховатости, но и от числа Рейнольдса. Л. Прандтль и Г. Шлихтинг, исходя из логарифмического закона скоростей и допущения об аналогии между течением в трубе и в турбулентном пограничном слое, выполнили расчеты коэффициента сопротивления трения во всех трех режимах течения. На рис. 9.6 результаты этих расчетов представлены в виде номограммы. Два семейства кривых создают удобство в пользовании номограммой при выполнении вариантных расчетов. Штриховой линией обозначена граница квадратичной области. Номограмма построена на основе предположения, что турбулентный слой начинается от переднего края пластины. [c.372]

Особенность обтекания затупленного тела заключается также в том, что под влиянием затупления изменяется характер течения в пограничном слое. Вследствие уменьшения чисел Рейнольдса, подсчитываемых по скорости в высокоэнтропийном слое, ламинарный пограничный слой переходит в турбулентный гораздо ниже по течению, т. е. протяженность ламинарного слоя возрастает. Это способствует снижению трения и, как следствие, тепловых потоков к стенке. [c.493]

Путем отсоса пограничного слоя можно повлиять на переход ламинарного течения в турбулентное. Отсос пограничного слоя внутрь тела позволяет отодвинуть точку перехода вниз по течению и тем самым уменьшить сопротивление трения. При этом увеличение скорости отсасываемой части газа приводит к возрастанию затрат энергии на отсос. По достижении некоторой оптимальной скорости отсоса ламинарное течение становится абсолютно устойчивым и дальнейшее увеличение скорости, а следовательно, затрачиваемой энергии на отсос становится нецелесообразным, так как приводит лишь к снижению эффективности отсоса. [c.439]

Слой жидкости вблизи стенки, где распределение продольных пульсаций и произведение продольных и поперечных пульсаций резко отличается от движения в основном потоке, можно назвать пристеночным. Внешняя граница пристеночного слоя четко определяется указанным изломом. Грубо его толщина бпр может быть найдена по профилю осредненных скоростей, где прямолинейный участок вблизи стенки переходит в криволинейный (рис. 96, а). При малой шероховатости турбулентная вязкость е, определяемая по формуле (189), в пристеночном слое близка к молекулярной вязкости ц при большой шероховатости числовое значение е увеличивается, что и определяет квадратичный закон сопротивления. В промежуточной области имеют значение оба фактора вязкостное трение и трение, обусловленное турбулентными пульсациями. Схематически течение вблизи стенки по И. К. Никитину при малой и большой [c.166]

Формула Г. Блазиуса справедлива до Ке=10 . Несмотря на свое эмпирическое происхождение, формула Блазиуса несет в себе достаточно информации для расчета турбулентного пограничного слоя. Это является следствием определенной структурной общности, которой обладает турбулентный поток в трубе и в пограничном слое. Для использования интегрального соотношения Кармана необходимо знать профиль скорости в турбулентном пограничном слое и трение на стенке. Получим. эти функции из формулы Блазиуса. [c.364]

Формула (14.66) есть решение гидродинамической части задачи о переносе теплоты в турбулентном пограничном слое. Подставив бт из формулы (14.66) в выражение (14.64), можно рассчитать трение на стенке, а при использовании формулы (14.65)—поле скорости. Для расчета коэффициента теплоотдачи необходимо воспользоваться аналогией Рейнольдса, которая выражается формулой (14.61), замыкающей, как указано выше, систему уравнений (14.62). Из формулы (14.64) имеем [c.366]

Как в случае ламинарного, так и в случае турбулентного движения стабилизация потока с характерным для этих режимов распределением скоростей по сечению наступает не сразу при входе потока в трубу. Во входном сечении трубы профиль скорости плоский, а эпюра имеет вид прямоугольника. Под действием сил трения образуется ламинарный пограничный слой, толщина которого растет по мере удаления от входного сечения и затем пограничные слои сливаются. При турбулентном режиме течения, при скоростях, соответствующих Re > 1-10, ламинарный слой разрушается и переходи в турбулентный пограничный слой с ламинарным подслоем. После смыкания пограничных слоев течение приобретает стабилизированный турбулентный характер (рис. 2.38). Начальный участок трубы, на котором устанавливается стаби- [c.182]

Экспериментально было установлено, что введением в движущуюся вблизи тела жидкость весьма малых (до сотых долей процента) количеств специальных полимерных веществ (присадок) можно значительно повлиять на движение жидкости в пристеночном слое и уменьшить сопротивление трения на стенках трубы. Добавление присадок в столь малых количествах фактически не изменяет плотности и вязкости жидкости и не сказывается заметно на распределении скорости в ламинарном движении при малых значениях чисел Рейнольдса, но может влиять на свойства турбулентного движения вблизи обтекаемых стенок. Поэтому ясно, что в этом случае принятая до сих пор теория движения вязкой жидкости Навье — Стокса нуждается в существенных видоизменениях. Можно вполне определенно сказать, что в некоторых областях при турбулентных движениях могут проявиться некоторые свойства среды, которые несущественны для описания ламинарных движений. [c.246]

Область перехода или точка перехода характеризуется возникновением в пограничном слое интенсивных пульсаций скорости, давления, плотности (в сжимаемых средах) и т. п. Распределения скоростей по сечению в ламинарном и в турбулентном пограничных слоях, вообще говоря, резко отличаются друг от друга. Так же как и при турбулентных движениях в трубах, в турбулентном пограничном слое происходит интенсивное перемешивание макроскопических частиц жидкости в поперечном направлении, за счет этого в турбулентном пограничном слое происходит выравнивание средних скоростей. Вместе с этим прилипание на обтекаемых стенках приводит к появлению более резких градиентов скоростей вблизи стенок, что вызывает резкое увеличение поверхностных сил трения и соответственно сопротивления трения. [c.265]

Для вычисления сопротивления трения достаточно учесть вязкость лишь в тонком слое, прилегающем к поверхности обтекаемого тела, где скорость частиц жидкости быстро меняется от нуля до скорости внешнего потока. Этот тонкий слой называется пограничным слоем. Пограничный слой может быть ламинарным и турбулентным. [c.517]

Рис. 69. Профиль скоростей при ламинарном пограничном слое (а), турбулентном пограничном слое (б) и течении без трения (в).

Если сравнить уравнение (197) с уравнением движения Рейнольдса для осредненного турбулентного пограничного слоя, то можно сделать вывод, что функция F (х, у) играет роль, аналогичную роли напряжениям Рейнольдса в турбулентном потоке. Принципиальное различие заключается в том, что дополнительные силы трения в колеблющихся ламинарных потоках зависят от корреляции между скоростями Аи, А о, Аи д A.U д Лмш [c.85]

Таким образом, сопротивление трения в двухфазных пограничных слоях с добавками ОДА снижается по трем причинам 1) стабилизируется граница раздела фаз 2) снижается интенсивность турбулентности в слое 3) уменьшается скольжение крупных капель и их взаимодействие с пленкой. Подтверждением сказанному являются эпюры скоростей в пограничном слое на пластине без ОДА и с добавками ОДА (рис. 9.9). [c.307]

Более высокие значения Re,,, в указанных пределах отвечают меньшей возмуш,енности натекающего потока. Если скорость вне пограничного слоя увеличивается вниз по течению (давление падает, конфузор), то область ламинарного течения удлиняется. В противоположном направлении действует замедление (давление растет, диффузор), при котором область ламинарного течения укорачивается. Как бы то ни было, при турбулизации слоя изменяется природа сил, тормозящих течение вблизи стенки. В ламинарном слое развивается обычное вязкое трение, имеющее в своей основе чисто молекулярный процесс переноса количества движения, в турбулентном же слое торможение вызывается турбулентным переносом количества движения, который проявляется в действии соответствующих сил турбулентного трения. Однако и при турбулентном пограничном слое в классической теории принимается, что торможение в предельной близости к стенке происходит только за счет вязкого трения, поскольку пульсации скоростей там затухают и к самой стенке прилегает тонкий ламинарный подслой (фильм). [c.106]

Некоторые результаты исследования перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный получены при применении соображений устойчивости. Ламинарное течение устойчиво, если возмущения со временем затухают, если же они нарастают, то ламинарное течение по достижении некоторого предельного состояния становится неустойчивым и может произойти переход ламинарного течения в турбулентное. Эти рассуждения применимы и к явлению перехода ламинарного слоя в турбулентный. Теорию устойчивости ламинарного пограничного слоя предложили в 1946 г. Л. Лиз и Линь Цзя-цзяо. Однако эти теоретические исследования не давали полного представления о механизме перехода. И если, как считал Карман в 1958 г., математическая теория устойчивости ламинарного пограничного слоя обнаруживала блестящее согласие с опытом в той части, где описываются затухание и нарастание колебаний, то это не означает, что мы действительно понимаем механизм перехода Не лучшее положение наблюдалось и в теории турбулентного пограничного слоя газа — не имелось достаточного количества экспериментальных данных для разработки полуэмпирических методов, для приближенного расчета характеристик такого слоя. Некоторый сдвиг наметился после работ советских ученых Ф. И. Франкля и В. В. Войшеля (1937), которые вывели формулы распределения скоростей и закон трения в турбулентном пограничном слое с учетом влияния числа Мкр и теплопередачи В 1940 г. [c.325]

Заметим, что профили скорости и энтальпии наиболее сильно изменяются вблизи стенки и незначительно в районе внешней границы пограничного слоя. Поэтому шаг по 77 в поперечном направлении необходимо сделать переменным малым вблизи стенки, поскольку в турбулентном слое коэффициент трения должен определяться в ламинарном подслое, составляю-щем 0,00054-0,001 от толш ины слоя, и большим вблизи щ. [c.116]

Достоинством метода расчета трений в турбулентном пограничном слое, предложенного Э. Т-руккенброд-том, является то, что в расчете участвуют только простые квадратуры и нет необходимости в определении производных скорости внешнего потока по координате х. [c.436]

Преимугцество данного здесь вывода заключается, во-первых, в том, что справедливость соотношений (2.3) и (2.4) в точке отрыва показана вне зависимости от предположения о том или ином конкретном виде профиля скорости или напряжения трения в пограничном слое, вне зависимости от использования той или иной теории турбулентности, вообгце - вне зависимости от того или иного конкретного метода [c.138]

Технически Р. м. осуш ествляется путем придания частицам материала определенной скорости движения внутри сосуда. Важным условием при этом является то, чтобы скорости частиц в смежных слоях возможно больше различались по своей величине. Создание мош ных правильных потоков постоянного направления (циркуляция)—мало продуктивный способ Р. м. оно допустимо лишь при больших скоростях, когда вследствие трения о стенки внутри такого потока возникают интенсивные вихревые движения. Обычно стремятся придать движению частиц б. или м. беспорядочный характер—при по-мош и турбулентных потоков,встречных и пе-ресекаюш ихся струй или ударов потока о неподвижное препятствие. Для этой цели применяются чаш е всего враш аюш иеся м е-ш а л к и различных типов или иные механич. приспособления. Эффективность таких устройств в огромной степени зависит от их конструктивного оформления и от свойств подвергаемых размешиванию объектов этим объясняется многочисленность и разнообразие суш ествуюш их конструкций мешалок, причем каждая из них применима лишь к определенной категории материалов и определенному типу технологич. процессов. Объектами размешивания материалов могут быть сыпучие материалы вязкие жидкости п массы тестообразной или мазеобразной консистенции однородные жидкости неоднородные системы с жидкой дисперсионной средой, где дксперсная фаза может быть жидкой, твердой или газообразной, и наконец газы. [c.446]

Изложенный в предыдущем параграфе простой эмпирический прием, оказавшийся пригодным для расчета сопротивления трения в турбулентном пограничном слое на пластине с характерными для нее гладкими профилями скоростей в сечениях слоя, станет недостаточным при появлении нового фактора — обратного перепада давления. При одном взгляде на семейство кривых, показанное на рис. 260, можно сразу заметить характерное для диффузорного участка пограничного слоя возникновение на профилях скорости перегибов, все более и более ярко выраженных при приближении к точке отрыва. Отрыв турбулентного пограничного слоя располагается гораздо ииже по потоку от начала диффузорной области — точки минимума давления, — чем отрыв ламинарного пограничного слоя. Физически это объясняется тем, что турбулентное трение между отдельными и-сидкими слоями внутри пограничного слоя значительно интенсивнее, чем трение в ламинарном пограничном слое при прочих равных условиях это усиливает увлечетю внешним потоком пристеночной жидкости и приводит к затягиванию отрыва. Аналогичным объяснением служит большая заполненность турбулентных профилей скорости по сравнению с урезанными ламинарными профилями, что имеет следствием перераспределение кинетической энергии в сторону ее увеличения в пристеночных слоях и является причиной затягивания отрыва. Ламинарный пограничный слой, как правило, отрывается в небольшом по сравнению с турбулентным слоем удалении от точки минимума давления. Большая продольная протяженность диффузионной области турбулентного пограничного слоя и сравнительно с ламинарным слоем значительное удаление точки отрыва от точки минимума давления служит одной из причин трудности теоретического предсказания расположения точки отрыва иа поверхности тела. [c.764]

Влияние массообмена на коэффициент f. В этом пункте мы будем считать, что довольно сложные теории, описанные выше, дают хорошие результаты только при согласовании с экспериментом, и поэтому будет оправдано искать более прямой подход к задаче определения влияния массообмена на поверхностное трение в турбулентном пограничном слое. Далее, мы обратим внимание на наблюдаемый факт, что во внешней турбулентной части турбулентного пограничного слоя несжимаемой жидкости наклон кривой и в зависимости от log у нечувствителен к скорости вдува. Чтобы получить этот вывод, Лидон ), используя данные Микли и Девиса для Ме = 0, построил график зависимости и от log Мы используем этот наблюдаемый факт, чтобы показать, что касательное напряжение в турбулентной части пограничного слоя равно касательному напряжению при отсутствии массообмена, если никакая масса, входящая в пограничный слой на поверхности тела, не достигает той части турбулентного ядра пограничного слоя, которая обладает вышеуказанным свойством. Эти выводы, кроме того, могут быть использованы для получения влияния массообмена на поверхностное трение в турбулентном пограничном слое при малых скоростях массообмена. [c.286]

В условиях безградиентного турбулентного пограничного слоя (при dpidx = 0) значения коэффициента поверхностного трения, определенные с помощью косвенных методов первой и второй групп, хорошо согласуются как между собой, так и с опытными данными, полученными прямым весовым способом. Однако при использовании косвенных методов для определения поверхностного трения в пограничном слое с продольным градиентом давления наблюдается явное расслоение опытных точек по этим группам [8]. Это расслоение опытных значений поверхностного трения обусловлено тем, что при dpidx Ф О логарифмический закон распределения скорости (1.5) в турбулентном ядре пограничного слоя, положенный в основу второй группы косвенных методов, не всегда согласуется с опытным распределением скорости [8J. [c.41]

При сверхзвуковых скоростях обтекания напряжение трения на заостренном конусе при ламинарном режиме течения в пограничном слое в ]/ 3 раз, а при турбулентном в 1,176 раза больше, чем напряжение трения на пластине, т. е. = = ]/ 3 Тст.пл- = ]/ 3 С/з цл (в ЛЗМИНарНОМ ПОГрЗНИЧНОМ слое) Тст. к = 1.176х [c.670]

Отсос является важным средством ламинаризации пограничного слоя (стабилизации ламинарного движения), чем обеспечивается снижение сопротивления трения, атакже теплопередачи. Физически эффект ламинаризации объясняется тем, что при помощи отсоса устраняются очаги пульсационного движения,характерного для турбулентного пограничного слоя. Отсос способствует уменьшению толщины пограничного слоя и, как следствие, задерживает его переход в турбулентное состояние. Вместе с тем профили скоростей ламинарного слоя с отсосом имеют форму, которая более устойчива даже при равных толщинах. При этом, как показывают исследования, отсос влияет на форму профиля так же, как снижение давления. [c.104]

Переходя к изучению турбулентного пограничного слоя в сжимаемой жидкости, отметим следующее современные знания о механизме турбулентного переноса количества движения и теплоты недостаточны для того, чтобы аналитически определить трение (т. е. коэффициент трения j) и теплообмен (т. е. коэфф1щиент теплоотдачи ос). Поэтому во всех созданных методиках расчета в той или иной форме используются экспериментальные данные. Ранее, в гл. 7, уже отмечалось, что для математичес у0Г0 исследования турбулентного движения целесообразно разложить его на осредненное и пульсационное движения. В турбулентном течении сжимаемой жидкости происходят пульсации скорости, давления, плотности и температуры. [c.217]

При обтекании гладких поверхностей в турбулентном пограничном слое на обтекаемой поверхности возникает очень тонкий ламинарный подслой, в котором скорости жидкости вообще невелики, пульсации скорости практически отсутствуют, но имеются очень большие поперечные градиенты скорости, вызывающие большие значения напряжений силы трения т =р, ди1ду). [c.265]

Гидродинамические условия развития процесса. При продольном течении жидкости вдоль плоской поверхности происходит образование гидродинамического пограничного слоя, в пределах которого вследствие сил вязкого трения скорость изменяется от значения скорости невозмущенного потока Шо на внешней границе слоя до нуля на самой поверхности пластины. По мере движения потока вдоль поверхности толщина пограничного слоя посте-ленно возрастает тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости. На небольших расстояниях от передней кромки пластины пограничный слой весьма тонкий и течение жидкости в нем носит струйный ламинарный характер. Далее, на некотором расстоянии дгкр в пограничном слое начинают возникать вихри и течение принимает турбулентный характер. Вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, однако в непосредственной близости от поверхности они затухают, и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой. Описанная картина развития процесса показана на рис. 3-1. [c.64]

Расчетно-теоретические и экспериментальные исследования оказывают, что причинами дополнительных потерь кинетической энергии в реальных проточных частях на влажном паре являются 1) неравновесность процесса расширения в решетках ступени 2) появление скачков конденсации при сверхзвуковых скоростях 3) скольжение, коагуляция и дробление капель в сопловой решетке, зазоре и рабочей решетке 4) увеличение трения в пространственных пограничных слоях на поверхности лопаток, особенно значительное при наличии пленок 5) торможение капельным потоком рабочей решетки 6) специфическая конденсационная нестационарность и генерируемая в процессе конденсации турбулентность 7) увеличение утечек через надбандажные, диафраг-менные и концевые уплотнения 8) нарушение расчетного (оптимального) обтекания профилей решеток отклонение параметров в зазорах от расчетных значений 9) увеличение выходных потерь 10) эрозионные повреждения сопловых и рабочих лопаток. [c.153]

Характер конвективных токов связан со структурой течения, которое может быть либо ламинарным, либо турбулентным. По латыни lamina — слой, листовое изделие. Течение называется ламинарным, т. е. слоистым, если его можно уподобить скольжению одного слоя жидкости относительно другого без их перемешивания. Поскольку при ламинарном течении направление вектора скорости остается в каждой точке устойчивым, конвекция по нормали к этому направлению никогда не возникает и соответствующий перенос того или иного субстрата должен быть исключительно микрофизической природы, т. е. иметь в своей основе тепловое движение молекул, атомов, электронов (излучение здесь не рассматривается). В частности, напряжение трения т, действующее на данный слой со стороны смежных, определяется законом Ньютона через коэффициент вязкости (молекулярной) р. [c.75]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...