Слой пограничный сопротивление при турбулентном течении

Исследования внешнего турбулентного пограничного слоя капельной жидкости с изменяющейся вязкостью вообще не проводились. Весьма вероятно, что в этом случае справедливы результаты расчета теплообмена и сопротивления при турбулентном течении жидкости в трубе, приведенные в табл. 12-1. [c.325]

При турбулентном пограничном слое надежные результаты получены только для продольно обтекаемой пластины. Мало исследованы теплообмен и трение в условиях внутренней задачи при М>1. Поэтому вопросы теплообмена и сопротивления при турбулентном течении сжимаемого газа нуждаются в дальнейшем изучении. [c.14]

Относительное уменьшение сопротивления, получаемое делением разнос-сти A f между коэффициентами сопротивления при турбулентном течении и при ламинарном течении с отсасыванием на коэффициент сопротивления при полностью турбулентном течении, возрастает при увеличении числа Рейнольдса от 10 до 10 примерно от 65 до 85% (рис. 17.21). О некоторых экспериментальных результатах, относяш,ихся к управлению пограничным слоем посредством отсасывания, уже было сказано в главе XIV. Предсказанное теорией значительное уменьшение [c.469]

Перед тем как начать обсуждение исследований турбулентных течений, уместно привести феноменологическое описание наблюдаемого поведения. Наблюдаемый перепад давления при турбулентном течении разбавленных растворов полимеров в круглых трубах часто является неожиданно более низким, чем тот, который наблюдался при той же самой расходной скорости чистого растворителя, несмотря на то что вязкость раствора больше вязкости чистого растворителя. Это явление известно как явление снижения сопротивления. Аналогичное явление наблюдается и при обтекании погруженных тел, если полимер инжектируется в пограничный слой. [c.281]

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]

Крупномасштабные компоненты вносят основной вклад в передачу через турбулентную среду импульса и тепла, и потому их описание необходимо для расчетов сопротивления и теплообмена при обтекании твердых тел жидкостью или газом. Поэтому естественно, что при развитии теории турбулентности разработке методов описания крупномасштабных компонент было уделено первоочередное внимание. Неотложные нужды практики потребовали проведения большого числа экспериментальных исследований свойств крупномасштабных компонент турбулентности для течений в трубах, каналах, пограничных слоях и в свободных турбулентных течениях (струи, следы за обтекаемыми жидкостью телами и т. п.). На базе этих исследований были построены так называемые полу эмпирические теории турбулентности. Этот этап начался еще в середине 10-х годов текущего столетия, а его расцвет пришелся на 20-е и 30-е годы. Решающие шаги в развитии полу-эмпирического подхода к теории турбулентности были сделаны Джеффри Тэйлором (1915, 1932), Людвигом Прандтлем (1925) и Теодором фон Карманом (1930). [c.14]

Таким образом, в то время как при ламинарном течении толщина пограничного слоя постоянна вдоль радиуса, при турбулентном течении она увеличивается по мере удаления от оси вращения пропорционально Далее, для момента сопротивления, обусловленного силами трения, мы имеем [c.583]

Если распределение давления вдоль контура лопаток решетки такое, чт/О не происходит сколько-нибудь заметных отрывов течения, то потери в лопаточной решетке обусловливаются в основном пограничным слоем. В этом случае потери зависят от числа Рейнольдса примерно так же, как коэффициент сопротивления продольно обтекаемой плоской пластины., т. е. при ламинарном течении они пропорциональны Ре а при турбулентном течении пропорциональны Ре , причем Ре есть число Рейнольдса, составленное по хорде лопатки. Однако коэффициент потерь сильно зависит также от положения точки перехода ламинарного течения в турбулентное при увеличении числа Рейнольдса эта точка перемещается вперед, к носку профиля. В случае безотрывного обтекания лопаток зависимость коэффициента потерь от числа Рейнольдса может быть определена путем расчета [c.689]

Вблизи стенки скорости течения из-за вязкости жидкости очень малы, поэтому около стенки образуется слой с ламинарным режимом течения, называемый пограничным слоем. В пограничном слое толщиной б передача теплоты осуществляется лишь теплопроводностью, поэтому теплопроводность пограничного слоя составляет основную часть термического сопротивления конвективного теплообмена при турбулентном течении. В пограничном слое имеет место наибольшая часть перепада температур. С увеличением скорости движения толщина пограничного слоя уменьшается, следовательно, уменьшается термическое сопротивление теплоотдачи. [c.59]

С увеличением толщины теплового пограничного слоя при ламинарном течении жидкости у поверхности пластины интенсивность теплоотдачи уменьшается. В переходной зоне общая толщина пограничного слоя продолжает возрастать, однако значение а при этом увеличивается, потому что толщина ламинарного подслоя убывает, а в образующемся турбулентном слое тепло переносится не только теплопроводностью, но и конвекцией вместе с перемещающейся массой, т. е. более интенсивно. В результате сум-.марное термическое сопротивление теплоотдачи убывает. [c.80]

Теплоотдача от жидкости к пластине определяется характером течения рабочего тела вдоль поверхности. Около пластины образуется пограничный слой, в котором движение может быть как ламинарным, так и турбулентным. Однако и при турбулентном пограничном слое у стенки имеется тонкий ламинарный подслой, представляющий собой главное термическое сопротивление. [c.431]

Характер турбулентного течения в пограничном слое смеси можно выявить, рассматривая, например, течение в сопле (разд. 7.4). На теневых фотографиях виден плотный слой твердых частиц (толщина которого составляет доли миллиметра), движущийся вдоль стенок сопла [731]. Типичные результаты представлены на фиг. 8.10, где экспериментальные данные сравниваются с результатами расчетов (по одномерной схеме) для смеси воздуха со стеклянными частицами при заданном законе изменения сечения (Л/). (Скорость потока и рассчитывалась по давлению Р, скорость частиц Ыр — по скорости потока и и отношению массовых концентраций частиц и газа тг, индекс 1 означает условия на входе или условия торможения.) На расстоянии приблизительно до 50 мм от входа экспериментальные значения Пр и совпадают с расчетными (это означает, что коэффициент сопротивления твердых частиц выбран правильно). За этим сечением измеряемая концентрация частиц в ядре потока остается неизменной, но концентрация твердых частиц у стенки начинает резко возрастать (кривая А/тг ш показывает этот рост). Хотя теневая съемка не позволяет точно определить толщину этого движущегося слоя, значения на фиг. 8.10 показывают, что при х = 63,5 мм [c.365]

Это соотношение справедливо для любого режима течения, в том числе и для течения при наличии области перехода от ламинарного к турбулентному пограничному слою. Таким образом, для определения коэффициента сопротивления достаточно определить толщину потери импульса в конце пластины. Как показано выше, при ламинарном течении величина б определяется формулой [c.313]

В отличие от ламинарного течения, для которого связь между коэффициентом сопротивления (или перепадом давления) и расходом жидкости определяется теоретически из решения уравнений Навье — Стокса, при турбулентном режиме такая связь может быть найдена только в том случае, если профиль скорости известен из эксперимента. Как уже указывалось в 4, профиль скорости в пограничном слое на плоской пластине при Ri= 10 —10 (Ra=2- 10 —10 ) хорошо описывается степенной формулой с показателем 1/7, которая в выбранной системе координат имеет вид [c.351]

Л. Прандтль и Т. Карман предложили определить напряжение трения на пластине при турбулентном пограничном слое с помощью результатов экспериментального исследования гидравлического сопротивления при течении жидкости в трубе. [c.330]

Закон сопротивления трению Прандтля для турбулентного течения (24.93) в виде кривой 2 представлен на рис. 24.11. Этот закон справедлив в диапазоне чисел Рейнольдса 5-10 < Re < 10 . Формула (24.93) выведена в предположении, что турбулентный пограничный слой начинается от передней кромки пластины в таких условиях она дает хорошее совпадение с результатами измерений в диапазоне чисел Рейнольдса 5-10 10 результаты, полученные по формуле (24.93), начинают расходиться с измеренными. [c.288]

Аналогично начальному участку гидродинамической стабилизации существует начальный участок тепловой стабилизации 1 . Качественный характер деформации эпюры температур на начальном участке тепловой стабилизации показан на рис. 2.39. Коэффициент теплоотдачи на начальных участках трубы уменьшается, так как вследствие увеличения толщины пограничного слоя растет его термическое сопротивление и падает градиент температуры. При турбулентном режиме течения ламинарный пограничный слой разрушается и коэффициент теплоотдачи увеличивается, затем стабилизируется при установившемся турбулентном режиме (рис. 2.40). На участках тепловой стабилизации коэффициент теплоотдачи принимает постоянное значение. Длина участка тепловой стабилизации при постоянной температуре стенки, при постоянных физических параметрах жидкости, при ламинарном режиме движения равна = 0,055 Ре и при турбулентном режиме / т = 50 d. [c.133]

В технике большое значение имеет теплообмен при больших числах Re. В связи с этим в гидродинамике и теплообмене вязкой жидкости важное место занимает теория пограничного слоя. В настоящее время методы пограничного слоя хорошо разработаны для несжимаемой жидкости и сжимаемого газа. Получены решения ряда задач о теплообмене и гидравлическом сопротивлении при ламинарном и турбулентном течении жидкости в трубах и соплах, задач о распределении скорости и температуры в неизотермических струях и ряда других задач. Наибольшее (распространение методы пограничного слоя получили при решении задач теплообмена и сопротивления при внешнем (безотрывном) обтекании тел. [c.11]

При больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях газового потока, т. е. при сжимаемом газе, как в условиях охлаждения, так и при адиабатическом течении коэффициент сопротивления трения для условий турбулентного течения в пограничном слое [2-122] [c.69]

Re <3,5 10. В этом критическом диапазоне чисел Рейнольдса в пограничном слое начинается переход от ламинарного режима течения к турбулентному. Отрыв пограничного слоя возникает еще при ламинарном режиме течения, приблизительно в том же месте на лобовой стороне цилиндра, что и при меньших числах Re. За этим отрывом следуют смена режи.ма течения и второй, уже турбулентный ( пузырчатый ) отрыв на кормовой стороне цилиндра. Регулярность и определенность отрыва пограничного слоя меньше, чем при меньших и больших числах Рейнольдса. Донное давление резко повышается, а зона действия отрыва сужается ( =110- 120 ", рис. 10-3, г). В результате при Re 3=5-10 происходит указанное выше скачкообразное кризисное снижение лобового сопротивления цилиндра. Для шара такое кризисное сопротивление соответствует Re j=3 10 [c.472]

Отсюда после замены величины й ее значением (6.81) найдем полный коэффициент сопротивления пластины Сх при турбулентном режиме течения в пограничном слое [c.180]

Заметим, что коэффициент сопротивления всей пластины как при ламинарном, так и турбулентном течении может быть найден и более просто посредством прямого использования формулы (6.30). Действительно, для ламинарного пограничного слоя б Д=0,664/Кеь+° , для турбулентного 6 /L=0,036/ReL+° . Подставляя эти значения в формулу (6.30), вновь приходим к выражениям (6.77) и (6.83) [c.180]

Прандтль показал, что между законом сопротивления Блазиуса (VII-110) и распределением скоростей (VII-111) существует внутренняя связь. Этот очень важный факт используется при теоретическом изучении турбулентного течения. Кроме того, упомянутая связь позволяет использовать экспериментальные данные о сопротивлении движению турбулентного потока в трубе, при определении сопротивления продольно обтекаемой пластины с турбулентным пограничным слоем. Используя закон сопротивления Блазиуса (VII-110), можно получить закон степени 1/7 для распределения скоростей [88j [c.170]

Первая осуществляется при числах Рейнольдса Ке 2 10 и характеризуется малым углом отрыва ф, равным примерно 82°, и большим сопротивлением цилиндра. При этом течение в пограничном слое остается ламинарным вплоть до точки отрыва и становится турбулентным ниже ее по потоку. При увеличении числа Рейнольдса Ке > > 2 10 точка перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный смещается вверх по потоку и по мере увеличения числа Рейнольдса проникает в область безотрывного обтекания. В этих условиях на поверхности цилиндра в области безотрывного обтекания наблюдается как ламинарный, так и турбулентный пограничный слой. Первый начинается от передней критической точки, на некотором расстоянии от нее, вниз по потоку переходит во второй, и отрыв происходит уже в области турбулентного пограничного слоя. При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса наступает кризис обтекания — точка отрыва лри этом смещается вниз по потоку. [c.214]

При опытной проверке этих результатов необходимо соблюдать следующие две предосторожности, иначе не обеспечивается моделирование по числу Рейнольдса. Во-первых, нужно пользоваться моделями с аналогичной шероховатостью поверхностей. Это существенно влияет на появление турбулентного течения и на переход в пограничном слое от ламинарного течения к турбулентному. Так, вблизи Ке р. можно намного уменьшить лобовое сопротивление сферы, увеличив должным образом шероховатость ее поверхности. [c.143]

Коэффициент сопротивления, входящий в (8.9). определяется формулой- (8.5). Если режим течения в пограничном слое не будет ламинарным, то значение коэффициента f необходимо взять из соответственных формул для сопротивления трения пластинки при турбулентном режиме либо из результатов соответственных экспериментов. [c.295]

Этот частный случай отрыва потока может быть применен для практических приложений с использованием преимуществ отрывного течения. Отрыв такого типа может существовать как в ламинарных, так и турбулентных течениях, включая взаимодействие скачка уплотнения с пограничным слоем, присоединение оторвавшихся слоев и пульсационные нестационарные течения. Вначале перечисляются некоторые возможные практические приложения затем описываются особенности механизма течения. Наконец дается описание подробной картины течения на основе экспериментальных наблюдений. Экспериментальные исследования проводились большей частью на цилиндрических моделях с носовыми частями, имеющими полусферическую форму, плоскую форму, полусферическую форму с плоским срезом, а также форму оживала и усеченного конуса. Интервал исследуемых чисел Маха набегающего потока 1,75 Моо 14 ж чисел Рейнольдса, вычисленных по диаметру цилиндрической части тела, 0,85-10 Re 1,5-10 . Течение около таких осесимметричных моделей при нулевом и отличном от нуля углах атаки будет рассмотрено более тщательно после рассмотрения свойств течения около двумерных поверхностей при нулевом угле атаки. Коэффициенты сопротивления, подъемной силы и т. п. определялись каждым исследователем по-своему, что будет упомянуто в соответствующих разделах. [c.218]

Однако течение жидкостей в каналах (трубах, к примеру) при турбулентном режиме связано с преодолением большего сопротивления значительное сопротивление при турбулентном обтекании испытывают и движущиеся тела. Это приводит к дополнительным затратам энергии. Продлить бестурбулентное движение , усмирить пограничный слой (непосредственно примыкающий к омываемой поверхности тонкий слой заторможенной жидкости) в этих случаях — проблема, успешное решение которой приведет к существенному эффекту. [c.110]

Современные теоретические направления изучения теплоотдачи при турбулентном течении продвинулись далеко вперед. Они позволяют решать такие задачи как теплоотдача сжимаемых газов с учетом изменяемости всех физических характеристик с температурой, как теплоотдача жидкометаллических теплоносителей, как охлаждение пористых поверхностей, сквозь которые в газовый поток внедряется та или иная жидкость и т. п. Необходимо подчеркнуть, что соответствующие решения имеют силу только при безотрывных течениях, поскольку вклад области за местом отрыва потока в гидродинамическое сопротивление тела обусловлен не механизмом трения, а пониженным давлением на кормовую поверхность (сопротивление давления). Кроме того, следует иметь в виду, что на практике обычно встречаются смешанные случаи, когда некоторый начальный участок пограничного слоя является ламинарным, и лишь за ним течение турбулизи-руется. В связи с этим возникает вопрос об условиях перехода из одного режима движения в другой. Трудности теоретических исследований возрастают при необходимости учитывать криволи-нейность омываемых поверхностей, т. е. неравномерность распределения давления на стенку. Рассмотрение такого рода вопросов является предметом специальных курсов. [c.121]

Как показывают расчеты, выполненные в 6 главы X, ламинарный пограничный слой в состоянии преодолеть без отрыва только очень небольшое возрастание давления вдоль контура тела. При турбулентном течении опасность отрыва сама по себе значительно меньше, чем при ламинарном течении, так как турбулентное течение обеспечивает непрерывный перенос импульса из внешнего течения в пограничный слой. Тем не менее и при турбулентном течении всегда желательно так управлять пограничным слоем, чтобы предупредить отрыв. Особый толчок проблема управления пограничным слоем получила в последнее время со стороны авиационной техники, для которой предуцреждение отрыва представляет особый интерес, поскольку отрыв уменьшает подъемную силу крыла и вместе с тем увеличивает его лобовое сопротивление [ ], [c.352]

Рис. 17.14. Зависимость коэффициента сопротивления ламинаризованных и нормальных х офилей от числа Рейнольдса. По работам [ ] и [ ]. ЪВ 24 — японский ламинаризованный профиль. Профиль с отсасыванием — по В. Пфеннингеру. Кривая (1) — коэффициент сопротивления продольно обтекаемой плоской пластины при ламинарном пограничном слое кривая (2) — при полностью турбулентном пограничном слое кривая (3) — при переходе течения в пограничном слое из ламинарной формы

Рис. 17.14. Зависимость <a href="/info/5348">коэффициента сопротивления</a> ламинаризованных и нормальных х офилей от <a href="/info/689">числа Рейнольдса</a>. По работам [ ] и [ ]. ЪВ 24 — японский ламинаризованный профиль. Профиль с отсасыванием — по В. Пфеннингеру. Кривая (1) — <a href="/info/5348">коэффициент сопротивления</a> продольно обтекаемой <a href="/info/204179">плоской пластины</a> при <a href="/info/19795">ламинарном пограничном слое</a> кривая (2) — при полностью <a href="/info/19796">турбулентном пограничном слое</a> кривая (3) — при переходе течения в <a href="/info/510">пограничном слое</a> из ламинарной формы

Турбулентное течение. При числах Рейнольдса Ре > > 3 10 течение около диска, вращающегося в кожухе, становится турбулентным. Ф. Шультц-Грунов положил в основу приближенного расчета такого течения по-прежнему схему, изобрал енную на рис. 21.4, причем для распределения скоростей в окружном направлении принял закон степени 1/7. При турбулентном течении жидкость между каждой парой пограничных слоев вращается, как и при ламинарном течении, с угловой скоростью, равной половине угловой скорости вращения диска. Для коэффициента момента сопротивления получается формула [c.586]

Рис. 23.6. Коэффициент полного сопротивления трения продольно обтекаемой плоской теплоизолированной пластины при ламинарном и турбулентном пограничном слое. Теоретические кривые для турбулентного течения по уравнению (23.31). По Ван-Дрийсту [ ]. х = 1,4 со = 0,76 Рг = 1.

Рис. 23.6. Коэффициент <a href="/info/266820">полного сопротивления</a> трения продольно обтекаемой плоской теплоизолированной пластины при ламинарном и <a href="/info/19796">турбулентном пограничном слое</a>. Теоретические кривые для <a href="/info/2643">турбулентного течения</a> по уравнению (23.31). По Ван-Дрийсту [ ]. х = 1,4 со = 0,76 Рг = 1.

Отрыв пограничного слоя вносит качественное изменение в обтекание тела потоком жидкости, которое не ограничивается лишь появлением лобового сопротивления, а сопровождается образованием вихрей, срывающихся с цилиндра и уносящи.хся потоком жидкости. Они рассеиваются далеко позади цилиндра. Явление вихреобразования происходит так по любой нормали к поверхности цилиндра скорость жидкости постепенно возрастает от нулевой, которую имеет слой, непосредственно прилегающий к стенке, до скорости потока за пределами пограничного слоя, толщина которого мала. На рис. 3.2, а показано распределение скоростей при ламинарном течении в пограничном слое, а на рис. 3.2,6—при турбулентном течении, которое характеризуется более быстрым нарастанием скоростей у пластинки. [c.47]

Кроме того, при изменении числа Ре меняется положение точки отрыва пограничного слоя и его структура. До тех пор пока пограничный слой остается ламинарным (10<Ре<10 ), точка отрыва находится в лобовой части сферы (рис. 5.22, о). В диапазоне изменения числа Рейнольдса приблизительно 10 <Ре<10 ламинарный пограничный слой постепенно переходит в турбулентный и точка отрыва смещается в кормовую область сферы (рис. 5.22,6). В этом диапазоне чисел Ре сопротивление (по сравнению с законом Стокса) увеличивается за счет возрастающего действия разности давления перед шаром и за ним. Интенсивность увеличения сопротивления давления возрастает, кривая зависимости с = =/(Ре) приближается к горизонтали. Полный переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный происходит резко при числах Ре = Рекр Ю . В этом случае угол между симметричными точками отрыва принимает минимальное значение 110—120° и величина области отрывного течения также становится наименьшей (рис. 5.22, в). Сопротивление при этом резко уменьшается такое явление называют кризисом сопротивления. [c.259]

К сожалению, опытные данные, которые позволили бы разрешить это противоречие, отсутствуют. Если провести тот же расчет по методу определяющей температуры, предложенному Эккертом, то при использовании физических свойств воздуха при умеренных температурах получим п = —0,19, т = —0,27. Однако метод расчета Эккерта не имеет достаточного физического обоснования. Поэтому можно сделать лишь тот вывод, что при То1Тос< <1 пит, видимо, заключены между О и —0,4. Для 7 о/7 оо>1 отсутствуют как опытные данные, так и аналитические расчеты. Однако некоторые выводы можно сделать на основании косвенных данных. Согласно большинству опытных данных для турбулентного течения в трубах наиболее вероятное значение п = —0,5. Трудно представить себе, что соответствующее значение п для турбулентного внешнего пограничного слоя значительно отличается от этой величины. Кроме того, в следующей главе будет показано, что число Маха влияет на теплообмен и сопротивление через изменение физических свойств с температурой. Согласно аналитическим и экспериментальным данным для турбулентных высокоскоростных потоков значения лит лежат в диапазоне от —0,5 до —0,6. [c.324]

Сопротивление начальных участков труб (помешенных непосредственно за плавным входным коллектором), характеризующихся тем, что течение в них несгабилизировано (см. параграф 1-3), получается больше, чем на участках стабилизированного течения. Чем ближе к входному коллектору, тем больше коэффициент сопротивления трения участка нестабилизированного течения. При плавном входе толщина пограничного слоя в первоначальных сечениях значительно меньше, чем в последующих, а следовательно, напряжения сил трения у стенок в этих сечениях больше. Это относится как к неста-билизированному ламинарному, так и неста-билизированному турбулентному течению, если поток полностью турбулизирован уже на входе в трубу. [c.68]

При очень плавном входе, когда при Re> Re создается смешанный режим течения, коэффициент коротких труб (длина которых намного меньше начального участка) при определенных значениях числа Re значительно меньше X, для стабилизированного турбулентного течения, что объясняется влиянием ламинар-ности пограничного слоя во входном участке трубы (см. параграф 1-3). При Re=2 10 средний коэффициент сопротивления трения для короткой трубы длиной IJDq = 2,0 меньше X. для стабилизированного течения в 7—8 раз (рис. 2- [c.68]

Создание условий, при которых поток становится турбулентным также в пограничном слое на входе в трубу, приводит к повышению коэффициента и для коротких участков (см. рис. 2-5). Поэтому для коротких труб реальных установок (в которых, как правило, поток на входе значительно возмущен) локальное (местное) значение коэффициента сопротивления трения Я. ест следует определять, например, по формуле, полученной А. С. Сукомелом, В. И. Величко и Ю. Г. Абросимовым [2-122] для условий турбулентного течения в пограничном слое [c.68]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...