Эффект Гартмана

Картина турбулентного течения жидкого металла в поперечном магнитном поле значительно сложнее, чем в продольном поле, ибо в этом случае поле взаимодействует как с осреднен-ным, так и с пульсационным движением. Воздействие поля на течение проявляется в виде двух взаимосвязанных эффектов — подавления турбулентных пульсаций и эффекта Гартмана. Переход от ламинарного режима к турбулентному в зависимости от числа Гартмана может происходить двояким путем. При малых числах Гартмана картина течения в переходной области близка к картине течения в отсутствие поля. Взаимодействие поля с осредненным течением мало и профиль скорости близок к параболическому. С увеличением числа Re в потоке растут турбулентные пульсации, что приводит к интенсивному перемешиванию жидкости и перестройке параболического профиля скорости в турбулентный. Переход к турбулентному режиму — критический. [c.71]

Как было показано, магнитное поле оказывает значительное влияние на гидродинамику жидкого металла в каналах. Следовательно, оно в определенной мере может оказывать влияние и на интенсивность теплообмена. Для ламинарного течения в поперечном магнитном поле следует ожидать увеличения интенсивности теплообмена, что связано с выравниванием профиля скорости (эффект Гартмана) и увеличением градиента скорости в пристенной области течения. Однако для жидких металлов (Рг <С1) этот эффект может оказаться незначительным по сравнению с вкладом в теплообмен за счет молекулярной теплопроводности, который при низких скоростях течения (малых Re) будет преобладающим в механизме передачи тепла. Результаты расчета теплообмена при ламинарном течении проводящей жидкости в плоском канале в поперечном магнитном поле, влияние проводимости стенок канала на теплообмен и другие вопросы, связанные с влиянием электрического и магнитного поля на теплообмен, достаточно подробно освещены в обзоре [31]. [c.78]

Влияние магнитного поля на теплообмен при турбулентном течении связано с двумя гидродинамическими эффектами эффектом гашения турбулентных пульсаций и эффектом Гартмана. Продольное поле вызывает гашение турбулентных пульсаций и переход от более заполненного турбулентного профиля к профилю, менее заполненному, приближающемуся с увеличением числа Гартмана к параболическому. Оба эффекта снижают интенсивность теплообмена. Причем это снижение будет заметным только в определенной области чисел Рейнольдса. В области малых чисел Рейнольдса главную роль будет играть молекулярная теплопроводность конвективный механизм дает незначительный вклад в теплообмен. В области больших чисел Рейнольдса отношение электромагнитных сил к инерционным уменьшается, что приводит к уменьшению влияния поля на гидродинамику и теплообмен. Результаты исследования тепло- [c.78]

Турбулентное течение. Поперечное магнитное поле при турбулентном течении взаимодействует как с осредненным, так и с пульсационным движением. Это воздействие проявляется в виде двух взаимосвязанных эффектов — эффекта Гартмана и подавления турбулентности [8, 9, 23, 78]. Последнее приводит к тому, что критическое число Рейнольдса в поперечном поле возрастает и может быть оценено по уточненной формуле [22] [c.57]

Согласно [22] влияние эффекта подавления турбулентного переноса на профиль скорости практически незаметно, а уплощение профиля скорости под влиянием эффекта Гартмана проявляется отчетливо, качественно так же, как при ламинарном течении (см. рис. 1.49). При На > 100 в плоском канале имеет место практически стержневое течение. [c.57]

В трубе с хорошо проводящими стенками (о t 1) также нарушается осевая симметрия течения. Профиль скорости вдоль диаметра, параллельного полю, с увеличением числа На выравнивается (эффект Гартмана). В направлении диаметра, перпендикулярного полю, в центре трубы профиль скорости также выравнивается, в то время, как у стенок трубы появляются зоны повышенной скорости по сравнению со скоростью в ядре течения. (Похожие М-образные профили наблюдаются и при течении в прямоугольном канале (Р = 1) в поперечном поле [23, 78].) [c.58]

Турбулентное течение. Турбулентное течение в трубе в поперечном магнитном поле исследовано недостаточно. Результаты нескольких имеющихся работ обобщены в [8]. Качественно влияние эффекта Гартмана и подавления турбулентности полем [c.58]

Теплоотдача при течении в поперечном магнитном поле. Рекомендации по расчету коэффициентов теплоотдачи при течении в плоском канале приведены в табл. 3.22. В результате взаимодействия поперечного магнитного поля с движущейся электропроводной жидкостью в ламинарном потоке возникают электромагнитные силы, приводящие к уплощению профиля скорости и существенному увеличению коэффициента сопротивления эффект Гартмана). [c.223]

При турбулентном течении в поперечном магнитном поле влияние поля на гидродинамику и теплообмен определяется двумя эффектами эффектом Гартмана и эффектом подавления турбулентности. Эффект Гартмана вызывает существенный рост сопротивления и небольшое увеличение теплоотдачи. Как видно из рис. 3.17, а, на котором показана зависимость числа Nu от чисел Re и На для течения в плоском канале, эффект Г артмана [c.223]

При турбулентном течении в продольном магнитном поле эффект Гартмана отсутствует и влияние магнитного поля на гидродинамику проявляется через подавление турбулентности. В этом случае, как показано на рис. 3.17,6, магнитное поле вызывает снижение теплоотдачи. С увеличением числа Пекле, как и при течении в поперечном магнитном поле, влияние магнитного поля на теплоотдачу ослабевает. [c.228]

Первое решение этой задачи, относящееся к частному случаю непроводящей стенки (ф = 0), было дано в 1937 г. Гартманом (см. ранее цитированную его статью). Им же был впервые отмечен основной эффект наличия поперечного к потоку магнитного поля с ростом магнитной индукции Bq, точнее, числа Гартмана, определенного равенством (105), профили скоростей в сечениях плоской трубы становятся все более пологими, или, как иногда говорят, заполненными . [c.396]

Для ламинарного режима результирующий эффект воздействия поля на течение зависит от ориентации и напряженности магнитного поля, а также от формы поперечного сечения канала. В случае продольного магнитного поля характер полностью развитого ламинарного течения не меняется, так как магнитное поле не взаимодействует с потоком из-за параллельности векторов скорости потока v и магнитной индукции B(v B). Если жидкость движется в поперечном магнитном поле (v LB), то в ней индуцируются замкнутые токи, которые приводят к возникновению объемной электромагнитной силы уХВ. Эта сила распределена по сечению канала таким образом, что она ускоряет медленно движущиеся слои жидкости у стенок и тормозит поток в центре канала, уплощая профиль скорости (эффект Гартмана). Уплощение профиля, в свою очередь, приводит к увеличению касательного напряжения на стенках Хст и, следовательно, к увеличению коэффициента сопротивления. На характер течения в поперечном магнитном поле существенное влияние оказывает и проводимость стенок, обусловливающая дополнительные потери напора. [c.60]

Для турбулентного режима течения характер взаимодействия магнитного поля с потоком значительно сложнее, ибо в этом случае поле взаимодействует как с осредненным, так и с пульсационным движением. Это взаимодействие проявляется в виде двух эффектов — эффекта Гартмана и эффекта гашения турбулентных пульсаций. Соотношением этих эффектов определяется характер течения. Наложение поля может значительно изменить структуру потока например, погасить или ослабить пульсации скорости в направлении, перпендикулярном вектору магнитной индукции, создав тем самым резкую анизотропию турбулентности. При больших полях возможна и полная лами-наризация течения. [c.60]

Влияние поперечного магнитного поля на теплообмен при ламинарном течении [45] связано, во-первых, с деформацией профиля скорости (эффект Гартмана) и, во-вторых, с возникновением дополнительного (к вязкой диссипации) стока кинетической энергии, связанного с джоулевым нагревом жидкости индуцированными токами. Первый фактор приводит к увеличению суммарной теплоотдачи для всех типов течений (в прямоугольных каналах, трубах, щелях и т. д.), а второй, в зависимости от того, являются стенки каналов проводящими или нет, обусловливает уменьшение или увеличение теплообмена. Расчеты показывают [46], что джоулевой диссипацией можно пренебречь, если безразмерный комплекс На2ЕсРг<0,5 [Ес = = Оо/Ср(Го—Гст) — критерий Эккерта, Vq и Гц —средняя скорость и среднерасходная температура потока]. [c.82]

Плоская щель в поперечном магнитном поле. Ламинарное течение течение Гартмана). При движении жидкости в поперечном магнитном поле в плоскости поперечного сечения канала индуцируются замкнутые токи плотностью j. Токи замыкаются через узкие пристеночные слои жидкости толщиной 5 = 1 /На, которые формируются у стенок, перпендикулярных полю (так называемые гартма-новские слои). Появление токов у приводит к возникновению объемной электромагнитной силы f = =jxB. Эта сила распределена по сечению канала таким образом, что она ускоряет движение медленно движущихся слоев жидкости у стенок и тормозит поток в центре канала. В результате проявляется эффект Гартмана профиль скорости уплощается, а в гартмановских слоях существенно возрастают градиенты скорости. [c.56]

Круглая труба в поперечном магнитном поле. Ламинарное течение. Поперечное магнитное поле существенно влияет на профиль скорости в трубе [8]. В трубе с непроводящими стенками [а. = a 8 /(ad) = 0] с увеличением числа На происходит перестройка профиля скорости таким образом, что профиль скорости вдоль диаметра трубы, параллельного полю (рис. 1.51, а), уплощается подобно тому, как это происходит в плоском канале, однако количественно эффект Гартмана проявляется слабее [78]. Профиль скорости вдоль диаметра, перпендикулярного полю, деформируется слабее, сохраняя черты параболической формы (рис. 1.51,6). [c.58]

Компланарным называется поперечное поле, ориентированное вдоль длинной стороны сечения плоского канала. Для данной конфигурации соотношение сторон Р = 6/а 1, поскольку здесь, как и ранее, Ь — длина стороны, перпендикулярной магнитному полю (см. рис. 1.46, в). Рассматриваемый случай эквивалентен течению в кольцевом канале с магнитным полем, ориентированным по азимуту в плоскости поперечного сечения этого канала, поэтому компланарная ориентация поля также называется азимутальной. Для течения в канале с отношением сторон Р 1 взаимодействие поля и осреднен-ного течения (эффект Гартмана) отсутствует, что связано с характером замыкания индуцированных токов [8]. В этом смысле течение в компланарном поле аналогично течению в продольном поле (см. рис. 1.46, а), а не в поперечном (рис. 1.46,6). [c.59]

Отметим, что да/Шср не зависит от ф, т. е. от проводимости стенок. Иа рис. 163, где по оси ординат отложено отношение размерной скорости да к ее среднему по сечению значению Шср, а по оси абсцисс — безразмерное расстояние т] от оси трубы, показан проформулнрованный ранее эффект влияния поперечного магнитного поля на форму профилей скорости в сечениях плоской трубы. Этот эффект, как только что было показано, не зависящий от проводимости стенок, называют эффектом Гартмана . [c.490]

Все эти способы использования электромагнптогидродинами-ческих эффектов можно рассмотреть на примере течения электропроводной жидкости в плоском канале, который помещен в электромагнитное поле один случай такого течения разобран в предыдущем параграфе (задача Гартмана). [c.215]

Имеется ряд работ, посвященных исследованию реакции тела из композиционного материала на кратковременно действующие или импульсные силы. В уже упоминавшейся работе Пекка и Гартмана [134] рассмотрено воздействие импульса на слоистое полупространство, вызывающего сжимающие напряжения, параллельные слоям. Сви [169, 1701 исследовал слоистое полупространство, подверженное импульсному нагреву (например, с помощью лазера), при этом учитывал связанные термоупругие эффекты. В этой работе использовалась приближенная модель среды, предложенная Саном и др. [167]. В другой работе Сви и Виттера [171 ] применили эту модель для решения задачи о действии импульса давления на полуплоскость с косыми слоями, они исследовали влияние угла наклона"слоев и дисперсию напряжений. [c.321]

Влияние магнитного поля на ламинарное течение между двумя неподвижными плоскостями показано на рис. 3.26. Как видно, с увеличением числа Гартмана профиль скоростей становится все более пологим в ядре потока, а сопротивление течению соответственно возрастает вследствие увеличения градиента скорости в пристеночной области. При переходе к турбулентному течению в некоторой области значений чисел Рейнольдса обнаруживается эффект подавления турбулентности, на который впервые обратили внимание Гартман и Лазарус. [c.63]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...