Пограничный слой струйный турбулентный

В области основного течения пограничный слой носит турбулентный характер, профили скоростей подобны и, как показали результаты экспериментальных исследований (рис. 4.28), их можно описать соотношением (3.94). Степенной закон /12 является следствием воздействия на пристенный пограничный слой струйного пограничного слоя, толщина которого Ь равна разности толщин струи В и динамического пограничного слоя 6. [c.195]

Как показывают многочисленные исследования [1-31, 33- 1] одним из основных свойств турбулентных струйных течений является постоянство статического давления в любой точке потенциального ядра и пограничного слоя. Величина этого давления равна статическому давлению низконапорной среды в окружающем струю пространстве. В струе, истекающей сквозь насыпной слой дисперсного материала, статическое давление равно давлению газообразной среды, находящейся между твердыми частицами. [c.133]

В уравнениях (8.1.1) и (8.1.2) - коэффициент турбулентности струйного течения, который принимается для струи круглого сечения от 0,04 4 до 0,08 3 , а для плоскопараллельной струи 0,9-0,12 3 . Однако расчетные зависимости по определению величин а и Р струйных течений, состоящих из высоконапорной жидкости и низконапорного газа в свободно истекающем струйном течении неизвестны. В связи с этим, были выполнены экспериментальные исследования по определению углов расширения газожидкостного пограничного слоя а и сужения жидкостного потенциального ядра струи р. Кроме того, в задачу данных экспериментальных исследований входила проверка теоретических основ метода расчета процессов эжекции и тепломассообмена в многокомпонентном свободно истекающем струйном течении. Для этого экспериментально определялись [c.187]

Определение углов расширения газожидкостного пограничного слоя а и сужения жидкостного потенциального ядра турбулентного струйного течения [c.189]

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]

Турбулентное движение - это сложное движение материи - сплошной среды - жидкости, газа и плазмы. Турбулентное движение возникает или при движении потока вязкой феды возле твердой поверхности, или при относительном движении двух потоков вязкой среды. В зависимости от конкретного движения внешние признаки, характерные только для турбулентного движения, могут быть различными. В сравнении с ламинарным турбулентное движение в трубах и каналах характеризуется резким увеличением сопротивления. При струйном течении ст]эуя, вытекающая из отверстия, имеет меньшую скорость, чем ламинарная нормальное сечение струи больше и струя быстрее размывается. При внешнем турбулентном движении толщина пограничного слоя и сопротивление движению больше. Теплообмен между турбулентным потоком и твердой поверхностью происходит более интенсивно, чем при ламинарном движении. [c.11]

Дадим прежде всего качественное описание структуры затопленной свободной, т. е. не стесненной стенками, турбулентной струи, вытекающей из плоского или круглого сопла (рис. 9.7). Если сопло надлежащим образом профилировано, то распределение скоростей в его выходном сечении будет равномерным. По мере продвижения струи происходит ее торможение окружающей жидкостью и наряду с этим вовлечение последней в движение. Поэтому на некотором расстоянии 1 поперечное сечение ядра течения с равномерным распределением скоростей уменьшается до нуля, а вокруг него образуется струйный пограничный слой, в котором скорость асимптотически изменяется от значения Ыд до нуля при удалении от оси струи. Участок длиной состоящий из ядра и струйного пограничного слоя, называют начальным участком свободной струи. За сечением х — лежит относительно небольшой переходный участок. [c.378]

В настоящее главе рассмотрены следующие процессы взаимодействия неограниченного и струйного потоков с пластиной а) теплообмен в ламинарном пограничном слое, осложненный действием градиента давления теплообмен в турбулентном пограничном слое, осложненный действием градиента давления б) теплообмен в пристенном пограничном слое, осложненный действием градиента давления и высокой степенью турбулентности внешнего течения описание режимов течения, в пристенном пограничном слое приведено в специальной литературе [5, 94]. [c.159]

Опишем структуру затопленной свободной струи (рис. 10-26). Начало струи совпадает с выходным сечением трубы или насадка. Это выходное сечение называют здесь начальным сечением струи. На протяжении от начального сечения до так называемого переходного сечения имеется ядро струи, или ядро постоянных скоростей (где скорости по длине потока считаются постоянными). Во всех точках этой области скорости можно считать одинаковыми (равными Uq). Как показывает опыт, ядро ограничено с боков практически прямыми линиями. Эти прямые линии отделяют ядро от окружающего его так называемого турбулентного струйного пограничного слоя, в пределах которого скорости изменяются, как показано на рис. 10-26. [c.402]

Таким образом, истечение струи рабочей жидкости из струйной трубки может происходить в среду с меньшей плотностью (в атмосферу) или главным образом в среду с равной плотностью (в рабочую жидкость). Струя несжимаемой рабочей жидкости, движущаяся в среде меньшей плотности, называется свободной незатопленной струей. Такая струя, двигаясь в воздухе, нарушает свою компактность, дробится на отдельные струйки, в которых содержится воздух. Струя несжимаемой рабочей жидкости, движущаяся в среде равной плотности, называется свободной затопленной струей. Такая струя, двигаясь в жидкости, не распадается на отдельные струйки. Однако в турбулентной затопленной струе, кроме осевого движения частиц, существует еще и поперечное их движение. Из-за этого между струей и окружающей ее средой происходит обмен частицами через пограничный слой, вызывающий увеличение массы движущегося потока и постепенное уменьшение скорости струи. На рис. 5.20 изображена структура свободной затопленной струи. Можно заметить, что процесс обмена масс не сразу охватывает всю струю. В начальном участке струи на-350 [c.350]

ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА В СВОБОДНОМ (СТРУЙНОМ) ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ [c.340]

Для расчета пограничного слоя на профиле решетки необходимо определить распределение скорости невязкой жидкости ги1 = т(5), которое используется как скорость внешнего потока Ид=Мд(5) по отношению к пограничному слою. Для определения т (з) следует решить прямую задачу теории решеток в потоке невязкой жидкости. Затем производится расчет пограничного слоя, который, строго говоря. следует рассматривать как первое приближение ввиду обратного влияния наличия пограничного слоя на распределение скорости внешнего потока. Как уже отмечалось, при безотрывном обтекании это влияние эквивалентно утолщению заданных профилей на толщину вытеснения 8 . Принципиально подобное уточнение всегда можно просто выполнить, используя, в частности, методы 21. Поскольку при реальных числах Рейнольдса и безотрывном обтекании толщина вытеснения очень мала, указанное уточнение обычно не производится. Гораздо существеннее влияние возможного отрыва потока, наличие которого в первом же приближении учитывается в распределении скорости вблизи выходной кромки, точнее всего в струйной модели. Возможность отрыва потока на других участках профиля проверяется в процессе проведения расчета. Следует отметить, что известные методы не позволяют достаточно надежно рассчитать поток при наличии отрыва, и им либо просто пренебрегают, либо строят соответствующее струйное течение невязкой жидкости с последующим применением на границе этого течения теории турбулентной струи. [c.395]

Основные научные направления дифференциальные модели турбулентности для описания развитых и переходных течений в пограничном слое, в плоских и круглых струях и взаимодействия с внешней крупномасштабной турбулентностью экспериментальное исследование сложных струйных течений переменной плотности, перехода в пограничном слое при высоком уровне возмущений во внешнем потоке, измерение турбулентности при ее взаимодействии со скачками уплотнения. [c.546]

Более точное значение постоянных х, а, 7 и /3, входящих в уравнение (2.11), можно определить на основе сопоставления решений этого уравнения с опытными данными. С этой целью в последующих разделах приведены результаты численных расчетов струйных течений ( = (X)), на основе которых будут определены постоянные х и а, и расчет турбулентного пограничного слоя 3 ф сю), который позволит уточнить значения постоянных 7 и /3. [c.551]

Струйные течения. Подходящим объектом для проверки теоретической модели турбулентной вязкости может служить течение в плоском следе за тонкой пластиной, которое достаточно подробно исследовано экспериментально [17-19]. Уравнения пограничного слоя, описывающие это течение, таковы [c.551]

Эта теория хотя и основана на грубом допущении о постоянстве коэффициентов турбулентного обмена по всему поперечному сечению струйного пограничного слоя, однако позволяет простым пересчетом перейти от результатов изучения ламинарных струйных течений к турбулентным. [c.198]

Методы описания и расчета турбулентных струйных пограничных слоев [c.198]

Для решения задачи о распределении параметров в поперечных сечениях струйного пограничного слоя используются уравнения Навье-Стокса (для ламинарной струи) или уравнения Рейнольдса (для турбулентной струи) совместно с уравнением неразрывности. Вследствие того, что течение в свободной струе является направленным, изменение скоростей поперек струйного пограничного слоя значительно более интенсивно, чем в направлении струи. Поперечные составляющие скорости во много раз меньше продольных. Кроме того, свободная струя, как уже отмечалось, приближенно считается изобарической. С учетом указанных условий уравнения движения могут быть существенно упрощены и приведены к уравнениям пограничного слоя (см. п. 13). 6 Зак. 935 81 [c.81]

В случае турбулентной струи несжимаемой жидкости уравнения струйного пограничного слоя можно записать в обобщенном виде [9] [c.83]

Приближенные схемы и основные расчетные зависимости для затопленной свободной турбулентной струи несжимаемой жидкости. Согласно опытам, уже на небольшом расстоянии от начального сечения в струйном пограничном слое профили продольной скорости приобретают форму, характерную для автомодельного течения. Поэтому в практических приложениях часто вместо полной схемы струи с тремя участками, используется упрощенная схема (рис. 22, б). В этой схеме исключается из рассмотрения переходной участок. При этом вместо двух ограничивающих его сечений рассматривается одно, называемое переходным. Границы пограничного слоя принимаются линейными. Продолжив внешние границы струи на основном участке до пересечения с ее осью, получаем в точке О пересечения полюс основного участка струи. [c.85]

Таким образом, расчет полуограниченной турбулентной струи может быть произведен в следующем порядке. По заданным начальным параметрам струи ио и Уо из формулы (133) находят длину х начального участка струи. С использованием графика (рис. 23, б) определяют изменение максимальной скорости Нм по длине основного участка. По формуле (101) вычисляют изменение толщины бс на основном участке, а затем толщины б струйного пограничного слоя. По полученным данным находят границы струи. После этого с использованием графика (рис. 23, в) строят продольные скорости в заданных сечениях струи. При этом величину /0,5 определяют из формулы (134). [c.90]

При увеличении степени расширения профиль безразмерных скоростей стремится к профилю, характерному для свободной турбулентной струи. Выражение для профиля скорости в струйном пограничном слое может быть найдено так же, как и зависимость (118) для распределения скоростей в пограничном слое свободной струи (см. п. 6 гл. II). [c.97]

Структура ламинарных и смешанных струй. Явление перехода ламинарного течения в турбулентное в струйном пограничном слое имеет место почти во всех малогабаритных струйных элементах низкого давления. [c.113]

На основании приведенных данных определяются длина циркуляционной зоны, толщина струйного пограничного слоя и другие величины, характерные для турбулентных струй рассматриваемого вида. Для расчета течений этого типа И. В. Лебедевым разработана следующая методика. По заданным значениям расхода Q и величин ао, а , п определяются 6, / г=ак п/[2(а + п)], [c.174]

Если давление насыщенных паров Р в кавитационных пузырьках меньше давления P низконапорной среды, то под действием разности этих давлений происходит схлопывание - коллапс пузырьков и каверн кавитационной области. Под действием давления Р,. низконапорная среда занимает объем этих кавитационных пузырьков и каверн. Низконапорная среда, проникая из окружающего пространства в потенциальное ядро струи, состояпще из высоконапорной кавитирующей жидкости, образует вместе с последней турбулентный пограничный слой струйного течения. Таким образом, данное струйное течение состоит из потенциального ядра кавитирующей жидкости и турбулентного пограничного слоя, содержащего смесь низконапорной и высоконапорной сред. После полного замещения низконапорной средой паровой фазы в пузырьках и кавернах кавитационного потенциального ядра струйное течение, начиная от сечения 0-0 (см. рис. 5.1, б), приобретает структуру свободной турбулентной струи, параметры которой за сечением 0-0 рассчитываются по методу в гл. 4, а процесс эжекции низконапорной среды кавиз ирующей жидкость описывается следуюпщй системой уравнений, в которую входят уравнения [c.148]

Область применения оптических методов охватывает многие теплофизические задачи исследование условий обтекания элементов газодинамических машин и аппаратов, исследование нестационарных газовых процессов (например, фронтов горения и взрыва), изучение турбулентной структуры пограничных слоев, струйных потоков. При помощи оптических методов стало возможным определение малых (в десятые доли микрона) термодеформаций поверхностей, на которые воздействуют мощные тепловые потоки. Изучение этого явления другими способами невозможно. Наибольшее распространение оптические методы получили в области исследований газодинамических явлений, протекающих со сверхзвуковыми скоростями. [c.214]

Термическое сопротивление струйного ядра потока пренебрежимо мало по сравнению с термическим сопротивлением пограничного слоя при Рг=0.7, и закономерность локального теплообмена в пучках отражает структуру пограничного слоя. Используем для анализа структуры пограничного слоя в пучках величину п как индикатор структуры. При этом следует иметь в виду, что влияние турбулентности сказывается в основном на точке перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, а на величину п оно небольшое как в ламинарной, так и в турбулентной областях (хотя общий уровень теплообмена повышается). Значения параметра п были подсчитаны исходя из эпюр Ки=/(ф, Ке). На рис. 1.9 приведены п для различных рядов пучка. Из графиков видно, что характерные особенности устанавливаются со 2-х и 3-х рядов и в дальнейшем для глубинных рядов сохраняются. Как известно, для одиночного цилиндра при ср=0 п=0.5, при ср=180° п=0.8, т. е. характер омывания в этом случае совпадает с условиями омывания 1-го ряда пучка. Для глубинных рядов труб характер пограничного слоя существенно меняется. Наиболее консервативной является область передней критической точки шахматного пучка, где пограничный слой в докритической области чисел Ке остается ламинарным для всех рядов. Характер омывания в области задней критической точки меняется, и пограничный слой ламинаризируется. Для коридорного пучка в области задней критической точки в глубинных рядах пограничный слой становится ламинарным, по-видимому, вследствие резкого изменения уровня скоростей (местных чисел Ке) в застойной области между трубами. В области же передних критических точек, наоборот, пограничный слой становится турбулентным вследствие интенсивной турбулизации. Все эти выводы сделаны для пучка с 15 1=6. 2=2, [c.15]

Таким образом, из всего изложенного вь ше следует, что структура кавитационной свободно истекающей струи, представленная на рис. 5.1, 6, подобна структуре турбулентной струи в том, что она имеет потенциальное ядро и расширяющийся пограничный слой, состоящий из высоконапорной и низконапорной сред. Основное отличие струйного течения кавитирующей жидкости от струи некавитирующей [c.154]

Считают, что внешние границы струйного турбулентного пограничного слоя очерчены прямыми линиями, проходящими через кромки насадка. Точка О нересечения этих прямых называется полюсом струи. [c.402]

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]

В лаборатории турбомашин МЭИ используются различные стенды влажнога водяного пара, ориентированные на изучение 1) условий подобия и моделирования двухфазных течений в различных каналах и в элементах проточной части турбин АЭС 2) механизмов скачковой и вихревой конденсации пара в соплах каналах и решетках турбин при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях 3) влияния периодической нестационарности и турбулентности на процессы образования дискретной фазы, взаимодействия фаз и интегральные характеристики потоков 4) двухфазного пограничного слоя и пленок в безградиентных и градиентных течениях 5) механизма и скорости распространения возмущений в двухфазной среде, а также критических режимов в различных каналах в стационарных и нестационарных потоках 6) основных свойств и характеристик дозвуковых и сверхзвуковых течений в соплах, диффузорах, трубах, отверстиях и щелях 7) влияния тепло- и массообмена на характеристики потоков в различных каналах 8) течений влажного пара в решетках турбин с подробным изучением структуры потока и газодинамических характеристик 9) структуре потока, потерь энергии и эрозионного процесса в турбинных ступенях, работающих на влажном паре 10) рабочего процесса двухфазных струйных аппаратов (эжекторов i и инжекторов). [c.22]

В случае, когда вещество С. способно смешиваться с веществом внеш. среды, на её поверхности образуется область вязког о перемешивания—струйный пограничный слои. В зависимости от режима течения в этом слое различают С. ламинарные и турбулентные. Так, С., выте-каюпщя из сопла реактивного двигателя летящего самолёта,— пример турбулентной сверхзвуковой С., вытекающей в спутный поток, к-рый в зависимости от скорости полёта самолёта может быть дозвуковым или сверхзвуковым. [c.12]

В настоящей работе приводятся решения некоторых задач о гетерогенном каталитическом горении на поверхности тела (пластина, конус), омываемого безграничным или струйным ламинарным потоком газа малой или большой скорости. Для случая безграничной пластины обсуждается также решение для турбулентного пограничного слоя. Для движения газа с большой скоростью дается анализ картины перераспределения полной энергии для самого общего случая взаимонало-жения трех кинетических процессов — теплопроводности, внутреннего трения и диффузии. Даны постановка и решение новых задач о горении турбулентных струй неперемешанных газов (задачи о крае струи и о спутных потоках). При этом рассмотрение ведется для случая конечной скорости реакции. [c.158]

Отставание общей теории турбулентных течений приводит к тому, что при изучении турбулентных струй широкое распространение получили различные полуэмпирические методы. Одним из них является расчет свободных турбулентных течений путем замены дифференциальных уравнений пограничного слоя эквивалентными уравнениями типа теплопроводности. Этот метод, предложенный в разное время в работах i[JI. 1, 2 и др.], получил широкое развитие в исследованиях, проводимых в Институте энергетики АН Каз. ССР и в Каз. Гу имени С. (М. iKnpoBa Л. 3—5]. Предметом этих исследований явился ряд струйных течений, таких, как затопленные струи конечного размера, струи в спутном и встречном потоках и др. Значительное место в этих работах занимало также изучение механизма смешения в турбулентных потоках. [c.340]

Турбулентные струи образуются при истечениях жидкости из отверстий и сопл в среду с теми же физическими свойствами, что и у вытекающей струи. Если за пределами сопла отсутствуют ограничивающие струю поверхности (твердьЕе или свободные), то струя называется свободной, в противном случае — ограниченной или полуограничениой. Структура свободной турбулентной струи показана на рис. 1.44. Качественно она одинакова для плоской и круглой струй. Если сопло надлежащим образом профилировано, то профиль скоростей на срезе сопла равномерный. На расстоянии / , называемом начальным участком струи, сохраняется ядро течения с равномерным распределением скоростей. Между ядром и внещней средой образуется струйный пограничный слой. На расстояниях от среза сопла больших, чем / , ядро исчезает и пограничный слой занимает всю зону течения. Этот участок струи называют основным. [c.49]

В настоящее время различным вариантам использования уравнения баланса кинетической энергии турбулентности посвящены десятки работ. Наиболее детальное исследование этого уравнения применительно к течению в турбулентном пограничном слое сделано Г.С. Глушко [5], а применительно к струйным течениям — В. Роди и Д. Сполдингом [6]. В этих работах турбулентная вязкость описывается системой двух довольно сложных дифференциальных уравнений и одним алгебраическим уравнением, в которые входят эмпирические функции и постоянные. К более простым модификациям этого метода относится работа П. Бредшоу и др. [7], в которой применительно к течению в пограничном слое выведено уравнение для величины — u v ) и работа В. Нии и Л. Коважного [8], в которой из феноменологических соображений получено уравнение для е. [c.548]

Не следует забывать, что еще в недалеком прошлом шла дискуссия по вопросу о том, равняется ли нулю скорость реальной жидкости иа поверхности обтекаемого ею тела или нет. Жуковский и Прандип. первые решительно встали на точку зрения прилипания жидкости к стенке правильность этого воззрения, лежащего в основе теории пограничного слоя, в дальнейшем была подтверждена многочисленными опытами. Работы советских ученых в области теории ламинарного и турбулентного пограничного слоя, а также по общей теории турбулентности представляют исключительный интерес работы Л. Е. Калих- мана, Л. Г. Лойцянского, А. П. Мельникова и К. К. Федяевского ио плоскому и пространственному, ламинарному и турбужнтному пограничному слою в несжимаемой жидкости, относящиеся к периоду 1930—1945 гг., замечательные исследования А. А. Дородницына 1939—1940 гг. по теории пограничного слоя в сжимаемом газе, практические методы расчета турбулентных струй, указанные Г. И. Абрамовичем, и другие результаты советских ученых оставили далеко позади зарубежные исследования в этой области. Все практические расчеты пограничного слоя, необходимые для определения профильного сопротивления крыла и фюзеляжа самолета, сопротивления корпуса корабля, потерь энергии в лопастных аппаратах турбомашин, а также расчеты различных струйных механизмов (эжекторов и др.) ведутся у нас в Союзе по методам, принадлежащим советским ученым. [c.37]

Следует иметь в виду, что в зависимости от числа Рейнольдса и относительной шероховатости обтекае.мой поверхности Л/б в турбулентном пограничном слое могут иметь место различные зоны сопротивления (см. п. 4 гл. И). Для струйных элементов с тщательно обработанными внутренними поверхностя.ми наиболее вероятной является зона гладкостенного сопротивления. В этой зоне коэффициент гидравлического трения определяется по формуле (77), а толщина пограничного слоя выражается следующей зависимостью [41] [c.78]

Для свободных турбулентных струй длина пути смещения предполагается пропорциональной толщине б струйного пограничного слоя, т. е. I = i6, где Р — коэффициент пропорциональности, определяемый опытным путем. Производная duxldy может быть выражена следующим образом [c.84]

Полуограниченная струя. Струя, распространяющаяся с одной стороны вдоль твердой стенки, а с другой соприкасающаяся с безграничной средой жидкости, называется полуограниченной. Простейшим случаем полуограни-ченной струи можно считать распространение ее вдоль плоской поверхности. Основной особенностью полуограниченной струи является то, что с внешней стороны она распространяется как свободная струя, а со стороны твердой поверхности испытывает тормозящее воздействие, в результате чего вдоль твердой поверхности образуется пристенный пограничный слой ППС (рис. 23, а). Сечение, в котором струйный пограничный слой смыкается с пристенным слоем, называется переходным. От начального до переходного сечения простирается начальный участок. На этом участке между струйным и пристенным пограничными слоями располагается ядро струи. За переходным сечением лежит основной участок струи. В зависимости от режима течения пристенный слой может быть ламинарным или турбулентным. Его толщина бс определяется в соответствии с режимом течения но формулам (100) или (101). [c.89]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...