Течение стратифицированное

Начнем с того, что сформулируем в самой общей форме наши основные предположения о подобии. В п. 7-.1 мы отмечали, что в случае плоскопараллельного турбулентного течения стратифицированной жидкости над плоской однородной шероховатой поверхностью (являющегося естественной моделью приземного слоя ) все одноточечные моменты гидродинамических полей будут зависеть только от вертикальной координаты z. Но ограничение лишь одноточечными моментами было там принято только потому, что именно они интересовали нас в первую очередь. Фактически же в такой модели все распределения вероятностей для значений гидродинамических полей в каком-то конечном числе точек будут инвариантными относительно произвольных параллельных переносов этой совокупности точек в плоскости Оху и ее отражений в вертикальной плоскости Охг, проходящей через направление среднего ветра й г), а также стационарными (не зависящими от сдвигов во времени). Иначе говоря, в этой модели распределение вероятностей для значений [c.397]

Течения стратифицированной среды. Приближение Буссинеска. Во многих задачах динамики атмосферы и океана, некоторых задачах конвекции и других задачах с существенной ролью массовых сил плотность среды не является постоянной, однако ее изменение на рассматриваемых масштабах оказывается весьма незначительным. Это дает основание для того, чтобы в уравнении неразрывности [c.213]

Стратифицированное течение. Известно, что в летние месяцы большие водохранилища и озера становятся термически стратифицированными (расслоенными). При этом на некоторой глубине может иметь место резкий температурный скачок в небольшом по толщине слое (термоклин). В таком случае более легкая жидкость располагается над более тяжелой, так как удельный вес воды убывает с увеличением температуры (это [c.140]

Теория движения стратифицированных по плотности течений представляет собой один из современных разделов гидродинамики и находит широкое применение в энергетике, гидротехнике, океанологии, метеорологии, гидрологии и т. д. [c.214]

Обзоры по стратифицированным течениям приводятся в [171], [31], [182]. м [c.215]

В связи с тем, что стратифицированные течения представляют сравнительно новый раздел гидравлики, они имеют свои специфические условные обозначения, которые выделены самостоятельно в справочнике и приводятся ниже (кроме общепринятых). [c.215]

Система дифференциальных уравнений стратифицированного течения [31] включает уравнения движения Рейнольдса [c.217]

Таким образом, в общем случае с учетом предыстории потока для стратифицированных течений необходимо принимать во внимание следующие критерии подобия интегральные Re, Fr локальные Ri, Rf, Re , Rej. [c.218]

Устойчивость стратифицированных течений [c.218]

Проблема устойчивости стратифицированных течений включает три самостоятельные задачи [c.218]

Исследование влияния внешних возмущений на устойчивость стратифицированных течений. [c.218]

Особый практический интерес представляют вопросы, связанные с влиянием на устойчивость стратифицированных течений внешних источников возмущения (ветровых волн, различного рода препятствий, водоворотных плановых и верти- [c.220]

При сбросе отработанных вод тепловых и атомных электростанций в водоемы и водотоки, при проникновении (интрузии) соленых вод из морей в устья рек, при впадении рек с большой концентрацией взвешенных насосов в водоемы формируются стратифицированные течения, которые условно можно схематизировать как двух- [c.221]

При использовании двухслойных схем для описания стратифицированных течений наиболее трудным вопросом является определение гидравлического коэффициента трения Яр. Этому вопросу посвяш,ено значительное количество исследований [163], [164], [184], [186], результаты которых весьма противоречивы. [c.221]

В первом приближении для статически устойчивых стратифицированных течений могут быть использованы в расчетах зависимости (15.49) и (15.50). [c.223]

Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца в стратифицированном сдвиговом течении. Длинная труба прямоугольного сечения, первоначально горизонтальная, заполнена водой поверх окрашенного соляного раствора. Примерно в течение часа происходит свободная диффузия жидкостей, а затем труба внезапно наклоняется на угол 6°, приводя в движение обе жидкости. Соляной раствор [c.87]

Во многих экспериментальных работах (см., например, обнаружено, что в стратифицированной смеси при наличии в ней градиентов температуры и концентрации при определенных условиях возникают своеобразные слоистые течения в жидкости образуются чередующиеся вдоль вертикали слои, в которых происходит движение со скоростями, наклоненными на небольшой угол к горизонтали. Из экспериментов следует, что возникновение слоистых течений связано с наступлением некоторых критических условий. Как будет пояснено ниже, это явление связано с неустойчивостью равновесия смеси, при котором градиенты температуры и концентрации наклонены к вертикали (так, однако, что градиент плотности смеси вертикален см. 30). [c.385]

Таким образом, можно считать твердо установленным, что слоистые течения, возникающие при боковом нагреве стратифицированной смеси, обязаны своим происхождением неустойчивости равновесия при наличии горизонтальных градиентов температуры и концентрации. [c.386]

Приступим к обсуждению результатов решения задачи устойчивости течения. Отметим прежде всего, что теперь имеет место симметрия относительно угла а наклоны слоя на углы а или —а соответствуют физически совпадающим ситуациям. Ввиду четности профиля температуры в обоих случаях примыкающая к верхней границе часть слоя оказывается стратифицированной неустойчиво, а примыкающая к нижней — устойчиво. [c.175]

Расчет конечно-амплитудных спиральных режимов проведен в [15]. С помощью метода конечных разностей находились рещения полных нелинейных уравнений, обладающие периодичностью вдоль оси у с волновым числом, близким к минимуму нейтральной кривой. Расчеты показали, что при критическом значении числа Грасгофа от основного течения мягко ответвляется вторичный режим. По достижении второго. критического числа, соответствующего возникновению неустойчивости в верхнем неустойчиво стратифицированном слое, происходит жесткая перестройка структуры течения и закона теплопереноса, сопровождающаяся гистерезисными явлениями. [c.209]

В последнее время значительный прогресс достигнут в исследовании устойчивости замкнутого пограничного слоя, возникающего в полости при боковом подогреве (см. 32). В появившихся работах [16, 17] решается в строгой постановке задача устойчивости течения в квадратной области, подогреваемой сбоку. В [16] горизонтальные границы предполагаются теплопроводными расчеты проведены для Рг = 0,7 в [17] рассматриваются случаи обеих теплопроводных и обеих теплоизолированных границ (расчеты проведены во всей области изменения Рг). В обеих работах численно (в [16] методом конечных элементов, в [17] - методом Галеркина) решались уравнения основного стационарного течения и уравнения малых возмущений. Такой подход позволяет определить критическое число Грасгофа и форму критических возмущений. Потеря устойчивости связана с бифуркацией Хоп-фа и проявляется физически в возникновении волн, распространяющихся вдоль замкнутого пограничного слоя. В [17] показано, что изменение числа Прандтля сопровождается последовательными сменами критических мод со скачкообразными изменениями фазовых скоростей волн. В [16] обнаружено несколько уровней спект ра неустойчивости, что автор связывает с явлением резонанса волн в пограничном слое и внутренних волн в устойчиво стратифицированном ядре. Теоретические значения критического числа удовлетворительно согласуются с экспериментом [VI. 81] Аналогичный поход реализован в [81] для случая проводящей жидкости (жидкий металл Рг = 0,02) при наличии вертикального или горизонтального внешнего магнитного поля. МГД-воздействие приводит к сильной стабилизации основного течения. [c.290]

В монографии дается систематическое изложение современного подхода к инвариантному моделированию развитых турбулентных течений многокомпонентных химически активных газов, применительно к специфике математического моделирования верхних атмосфер планет. Основное внимание уделено проблеме взаимовлияния химической кинетики и турбулентного перемешивания, а также разработке полуэмпирического метода расчета коэффициентов турбулентного обмена в стратифицированных сдвиговых течениях, основанного на использовании эволюционных уравнений переноса для вторых моментов пульсирующих термогидродинамических параметров. Возможности разработанных моделей многокомпонентной турбулентности природных сред продемонстрированы в ряде вычислительных примеров, описывающих процессы кинетики и тепло-массопереноса в верхних атмосферах планет. [c.2]

Наблюдаемые долготно-широтные осцилляции пятен, включая БКП и БТП, напоминают движение верхней части вихря в стабильно стратифицированном сдвиговом потоке. Подобно упорядоченным зональным течениям, их естественно рассматривать с позиций формирования гидрологического цикла в стратифицированной газожидкой среде, с учетом ее химического состава, энергетики и выполнения критерия устойчивости. Понимание всей совокупности гидрометеорологических элементов такой системы, включая взаимосвязь конвективных движений в недрах и атмосферах планет-гигантов со спецификой планетарной циркуляции и турбулентных процессов, наблюдаемых на уровне облаков, при различных соотношениях внутренней и солнечной энергии, является одной из актуальных задач геофизической гидродинамики. [c.40]

Для течений в свободной стратифицированной атмосфере, когда важны силы Архимеда (третье слагаемое в правой части (3.1.38)), все члены уравнения [c.124]

Числа Ричардсона. Как видно из уравнения (4.2.28), в стратифицированных струйных течениях многокомпонентной смеси возможны два дополнительных механизма генерации турбулентности. Если первый механизм имеет тепловую природу, то второй механизм возникновения турбулентности имеет диффузионную природу и возникает, когда имеются градиенты концентраций каких-либо диффундирующих компонентов. Это связано с тем, что пространственно-временная неоднородность (пульсации) массовой плотности обусловлена двумя факторами неоднородностью полей (пульсациями) температуры и концентраций (см. формулу (3.3.27). Как известно, если в жидкости появляется локальная область с плотностью, меньшей плотности окружающей среды, то на нее в поле силы тяжести будет действовать выталкивающая сила Архимеда сила плавучести). При определенных условиях (см. разд. 3.3.2.) происходит потеря устойчивости равновесия и эта сила приводит жидкость в движение. Именно величина [c.184]

Учитывая большие сложности, связанные с трехмерностью, мы, в основном, ограничимся рассмотрением горизонтально однородных турбулентных сдвиговых течений в стратифицированной атмосфере. Если отождествить направление неоднородности с осью х 3 - направлением силы тяжести в задачах с [c.185]

Турбулентный поток тепла. Ниже -105 км нагрев атмосферного газа поглощаемым солнечным излучением и инициируемыми этим поглощением химическими процессами компенсируется турбулентной теплопроводностью. Полный поток тепловой энергии многокомпонентной смеси, переносимый турбулентностью, возникающий благодаря корреляции между пульсациями удельной энтальпии и среднемассовой скорости течения, для стратифицированной атмосферы можно записать в виде ( см. (3.3.15 )) [c.244]

Начнем с того, что сформулируем в самой общей форме наши основные предположения о подобии. В п. 8.1 мы отмечали, что в случае турбулентного течения стратифицированной жидкости над плоской однородной шероховатой поверхностью (являющегося естественной моделью приземного слоя ) все одноточечные моменты гидродинамических полей будут зависеть только от вертикальной координаты Z. Однако ограничение лишь одноточечными моментами было там принято только потому, что именно они интересовали нас в лервую очередь. Фактически же в такой модели все распределения вероятностей для значений гидродинамических полей в каком-то конечном числе точек будут инвариантными относительно произвольных параллельных переносов этой совокупности точек в плоскости Оху и ее отражений в вертикальной плоскости Охг, проходящей через направление среднего ветра U(z), а также стационарными (не зависящими от сдвигов во времени). Иначе говоря, в этой модели распределение вероятностей для значений произвольных гидродинамических полей в точках (j i, у и z, ti),. .., (лгп, уп, Zn, tn) может зависеть лишь от параметров лгг — Xi,. .., Хп — Xi уг — yi,. .., Уп — yi , Zi,. ... .., Zl,. .., Zn, h—ti,. .., tn — ti и не меняется при изменении направления оси Оу на противоположное. [c.409]

Изложенная в настоящем пункте теория цодобия является в настоящее время общепринятой основой для описания турбулентности в плоскопараллельных течениях стратифицированной жидкости (см. в этой связи, например, недавние книги Дж. Ламли и Г. Пановского Структура атмосферной турбулентности , 1964 (русский перевод М., 1966) и О. Филлипса Динамика верхнего слоя океана , 1967 (русский перевод М., 1969)). Подробное изложение этой теории и сопоставление ее выводов с имеющимися экспериментальными, данными можно найти в книге А. С. Монина и А. М. Яглома (1965). [c.476]

Приближенные модели несжимаемой жидкости рассматриваются в разд. 3. Здесь обсуждаются вопросы применения компактных аппроксимаций для численного моделирования течений стратифицированных сред, 01шсываемых уравнениями Буссинеска, а также турбулентных течений. В качестве примера применения компактных схем в нетрадационных задачах несжимаемой жидкости приводится алгоритм для расчета эволюции спектров поверхностного волнения в водоемах, вызванной приповерхностными течениями. [c.183]

Качество горелочных устройств во многом определяется процессом смесеподготовки, т.е. смешением горючего и окислителя, конечная цель которого — создание гомогенной смеси компонентов топлива [34—40, 62, 63, 106, 141, 144, 245]. Для этого в камерах сгорания, горелочных устройствах широко используют криволинейные линии тока, закрутку потока и другие способы образования течения с интенсивной завихренностью [62, 106]. Примером может служить камера сгорания поршневого двигателя со стратифицированным зарядом (рис. 1.9). Закрутка поступающего воздуха и всасывающе-выталкивающее движение смеси, так называемое хлюпание, возникающее из-за выемки в днище поршня, позволяют решить две проблемы снизить эмиссию загрязняющих веществ и повысить КПД. Эти же моменты используются и для организации хорошей смесеподготовки в двигателях, работающих по циклу Дизеля. Закрутку потока используют [c.29]

Бруяцкий Е. В. Турбулентные стратифицированные струйные течения. Киев Наукова думка, 1986. , [c.168]

При составлении книги особое внимание было уделено современным методам гидравлического расчета русел и сооружений, результатам новых исаче-дований по гидравлике, в числе которых приведены разработки авторского коллектива. Ряд новых разделов гидравлики, учитывая их сложность, излагается более детально ( Турбулентные свободные пограничные слои, струи и следы , Стратифицированные течения и др.). [c.3]

В зависимости от величины локальных градиентов скорости и плотности статически устойчивые стратифицированные течения делят на два основных к-ласса [c.215]

Stfe, 6/fe — символы Кронекера е. Ке, Fi — параметры устойчивости стратифицированных течений. [c.216]

Условия поддерживания незатухающей тур булентности в стратифицированных течениях как правило, определяются из уравнения балан са турбулентной энергии двумерного стратифи цированного потока [c.220]

В предельном случае больших чисел Прандтля, как показано в работах [27, 28], имеется волновая мода неустойчивости, связанная с растущими температурными волнами. Расчет границы волновой неустойчивости для стратифицированного слоя воды проведен в работе Харта [3]. Серия исследований устойчивости течения в слое с продольным градиентом температуры выполнена в Институте теплофизики СО АН СССР (см. обзор [29]) A.A. Предтеченский, А.Г. Кирдяшкин и B. . Бердников [30], а также А.Г. Кирдяшкин и A.A. Предтеченский [31] провели расчеты в широкой области изменения числа Прандтля и параметра стратификации и обнаружили, наряду с гидродинамической и волновой модами, также и с5тационар-ную тепловую моду. Позже количественные данные о характеристиках устойчивости были пересмотрены и уточнены [32] в связи с обнаруженной вычислительной ошибкой. Расчет волновой моды для Рг = 7,5 проведен в [33], однако эта работа была подвергнута критике в [34]. Расчеты для Рг = 0,71 6,7 и 1000 выполнены в [35]. Наиболее обстоятельное исследование границ устойчивости для всех трех мод проведено в работе Берг-хольца [34]. Полученные им результаты подтверждают данные, относящиеся к гидродинамической моде [22] и к двум тепловым модам [32]. [c.70]

Выше речь шла об устойчивости конвективных погранслойных течений в неограниченном объеме. Особую (и притом значительно более сложную) проблему составляет задача устойчивости замкнутого конвективного пограничного слоя, который возникает в полости при больших разностях температур. Как показывает эксперимент [77, 78] и численное моделирование [79], при больших числах Грасгофа конвективное течение приобретает асимптотический характер образуется замкнутый пограничный слой возле границ, охватывающий практически неподвижное устойчиво стратифицированное ядро. Сведения об устойчивости такого пограничного слоя и ядра к настоящему времени получены экспериментальными или численными методами. [c.227]

Мы начнем с вывода осредненных дифференциальных уравнений баланса вещества, количества движения и энергии (опорный базис модели), предназначенных для описания развитых турбулентных течений многокомпонентной смеси химически активных газов, и проанализируем физический смысл отдельных членов этих уравнений ( ЗЛ). Особое внимание будет уделено выводу (традиционным способом, основанном на понятии пути смешения) замыкающих реологических соотношений для турбулентных потоков диффузии, тепла и тензора турбулентных напряжений Рейнольдса ( 3.3). Прогресс в развитии и применении полуэмпирических моделей турбулентности первого порядка замыкания (так называемых градиентных моделей) для однородной сжимаемой жидкости (см., например, Таунсенд, 1959 Бруяцкий, 1986 Ван Мигем, 1977)) позволил получить обобщения некоторых из подобных моделей на важный для целей геофизики и аэрономии случай свободных стратифицированных течений многокомпонентной реагирующей смеси с поперечным сдвигом скорости Маров, Колесниченко, 1987). [c.114]

В заключение отметим, что при использовании метода инвариантного моделирования во втором порядке замыкания все же нельзя точно рассчитать течения, в которых осуществляется перенос какой-либо величины в направлении, противоположном ее градиенту Меллор, Ямада, 1974, 1982). Подобное явление имеет, например, место в пограничном слое земной атмосферы, который нейтрально стратифицирован по температуре, в случае развитой конвекции, когда поток тепла направлен вверх против градиента потенциальной температуры. Это приводит к тому, что коэффициент турбулентной теплопроводности в формуле (4.3.67) оказывается отрицательной величиной - эффект отрицательной теплопроводности. Соответственно, адекватная теория противоградиентного переноса может быть развита, по-видимому, только на основе моделей третьего порядка замыкания Лыкосов, 1991). [c.207]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...