Вихрь крупный

Переход ламинарного режима течения жидкости в турбулентный связан с потерей устойчивости ламинарного движения при наложении на него малых возмущений в виде двумерных колебаний, распространяющихся в направлении основного течения. При малых числах Re эти колебания являются затухающими. При больших числах Re амплитуды колебаний с течением времени растут в широком спектре частот. Вследствие этого возникают вихри крупного размера. Вихревое те- [c.83]

Известно, что в вихревой трубе помимо высокочастотных колебаний могут возбуждаться автоколебания низкой частоты, определяемые прецессией вихревого ядра. Поддержание колебаний возможно подводом к вихревому ядру достаточной для этого кинетической энергии вращательного движения, которая в свою очередь подводится тем интенсивнее, чем больше касательные напряжения и, соответственно, радиальные пульсации. Пояснить этот механизм можно следующим образом. Крупные вихри А (рис. 3.26), уходя на периферию, образуют на прежнем месте области локального понижения давления, в которые устремляется мелкомасштабная турбулентность 5, отвечающая за перенос импульса к приосевому ядру. Таким образом, чем интенсивнее вторичное вихреобразование, тем более благоприятные условия создаются для генерации прецессии. В то же время прецессионные смещения приосевого ядра приводят к увеличению градиента осевой скорости и соответственно вихреобразованию. [c.136]

Вернемся к рассмотрению динамики вторичных вихрей. Из приведенных выше вычислений следует, что интенсивность поперечных пульсаций крупных вихрей существенно определяет перенос энергии и импульса. Для оценки этой интенсивности или частоты будем исходить из следующих допущений [c.138]

Внутри закручивающего устройства турбулентные вихри осуществляют пульсации главным образом в радиальном окружном направлении. На выходе образуется крупный вихрь с закруткой в продольном сечении, который располагается в месте прохождения траектории ПВЯ. При малых числах Рейнольдса этот вихрь присоединенный, но при увеличении числа Рейнольдса такие вихри начинают попеременно срываться с разных сторон закручивающего устройства при прохождении ПВЯ. [c.145]

II - область эволюции вихря Рисунок 4.6 - Эволюция ноля скоростей в поликристалле с крупными зернами при его растяжении [c.247]

Пока еще нет физически ясной теории турбулентности. Из-за хаотичности пульсаций скоростей и других характеристик турбулентного потока при его изучении применяются статистические методы, в которых эти характеристики рассматриваются как случайные функции от точек пространства и времени. Основы такого подхода к теории турбулентности были впервые разработаны советскими учеными А. А. Фридманом и Л. В. Келлером в 1924 г. Важные результаты были получены советским ученым А. Н. Колмогоровым, открывшим закон /з. Этот закон устанавливает связь в каждый данный момент между значениями мгновенных скоростей VI и Уз в двух точках потока, отстоящих друг от друга на расстоянии г, небольшом по сравнению с размерами крупных вихрей в потоке, со средним квадратом разности пульсаций скоростей [c.147]

В момент возникновения турбулентные вихри имеют крупные размеры и низкие частоты пульсаций. В дальнейшем происходит перенос этих вихрей потоком, их разрушение, рост частоты пульсаций. Крупномасштабные вихри несут основную долю энергии пульсационного движения, которое передается вихрям малого размера. В последних кинетическая энергия турбулентности переходит в теплоту в результате вязкого трения. Распределение энергии пульсаций по частотам носит название энергетического спектра пульсаций. Имеются и другие более сложные параметры, характеризующие микроструктуру турбулентного потока [4]. [c.257]

Частотный спектр пульсаций также является важной характеристикой турбулентного потока. Поскольку в турбулентном потоке существуют вихри различного масштаба и энергии, то в потоке имеет место широкий спектр частот пульсаций. Для крупных вихрей характерны низкие частоты, для мелких — более высокие. Экспериментальное определение частотного спектра состоит в измерении энергии сигнала, соответствующей данной частоте пульсаций или некоторому диапазону частот. [c.265]

Структура вихревых движений реальных жидкостей многообразна. В некоторых случаях возникают крупные вихри, которые можно наблюдать визуально, если в жидкость ввести краску или специальные вещества. На рис. 2.16 приведен фотоснимок такого вихря, образующегося при обтекании острого ребра. [c.45]

Под отрывом потока понимают резкое отклонение линий тока (струй) от граничной поверхности с образованием между оторвавшимися струями и стенкой зоны, заполненной крупными вихрями, или полости, заполненной парами жидкости. Более подробно явление отрыва описано в гл. 8. [c.139]

При течении вязкой жидкости через местные сопротивления, т. е. через места резкого изменения формы пограничных поверхностей труб и каналов, как, например, расширения, сужения, повороты, изломы и т. п., изменяется поле скоростей потока и чаще всего образуются зоны отрыва потока, заполненные крупными и мелкими вихрями (рис. 6.26—6.28). Крупные вихри интенсифицируют процесс диссипации энергии, благодаря чему потери в местных сопротивлениях могут намного превышать потери по длине на участке той же протяженности, что и местное сопротивление. Структура потока, размеры и интенсивность вихрей существенно зависят от режима течения, т. е. от числа Рейнольдса. [c.170]

Неустойчивость движения жидкости может проявляться не только в переходе от ламинарного режима к турбулентному, но и в резком изменении макроскопической структуры потока. Например, при движении вязкой жидкости между соосными вращающимися цилиндрами линиями тока могут служить плоские кривые в виде концентрических окружностей (см. п. 8.4). Но при определенных условиях такой характер течения может нарушиться, и в зазоре между цилиндрами возникнут крупные кольцевые вихри с осями, параллельными окружной скорости. Сечения таких вихрей плоскостью, проходящей через ось вращения, показаны на рис. 9.4. [c.363]

На рис. 10.4 показана теоретическая конфигурация линий тока для такой вихревой дорожки, а на рис. 10.5 — фотография такого же течения, полученная в опытах при обтекании круглого цилиндра с числом Re = vgd/v =я 250, где d — диаметр цилиндра. При этом режиме течение становится нестационарным, с верхней и нижней кромки обтекаемого тела попеременно срываются крупные вихри, которые, перемещаясь по течению, образуют вихревую дорожку . Коэффициенты сопротивления, полученные теоретически с использованием схемы вихревой дорожки за круглым цилиндром и пластиной с достаточной степенью точности совпадают с результатами опытов (погрешность для цилиндра составляет 1,1 %f для пластины 9,4 %). [c.393]

Течения реальных жидкостей между твердыми стенками, как правило, являются вихревыми и в других случаях. Наряду с упорядоченными элементарными вихрями, непрерывно распределенными в области течения, в таких потоках могут образовываться зоны, заполненные крупными визуально наблюдаемыми вихрями, подобными показанным на рис. 23. [c.50]

При течении вязкой жидкости через местные сопротивления, т. е. через места резкого изменения формы пограничных поверхностей труб и каналов, как, например, расширения, сужения, повороты, изломы и т. п., изменяется поле скоростей потока и чаще всего образуются области, заполненные крупными и мелкими вихрями. [c.183]

Кинематическая структура течения с образованием отрывов потока от стенок и вихревых зон схематически показана на рис. 79 (течение через уступ), рис. 83 (течение через внезапное расширение), рис. 84 (течение в диффузоре), рис. 86 (течение через сужение). На фотографиях рис. 80 воспроизведены зафиксированные в опытах картины течений при обтекании прямоугольного выступа. Во всех случаях можно видеть образование отрывов и вихревых зон. Крупные вихри интенсифицируют процесс диссипации энергии, благодаря чему потери в местных сопротивлениях, где указанные явления возникают, могут намного превосходить потери по длине на участке той же протяженности, что и местное сопротивление. [c.183]

При движении крупных пузырей в вязких жидкостях, когда числа Re не очень велики (Re = 50—250), в кормовой части пузыря образуется система парных вихрей (рис. 5.8, а). При больших числах Re Б кормовой зоне отчетливо виден турбулентный след, характерный для отрывного обтекания жидкостью таких тел, как твердые диски, сферы (рис. 5.8, б). [c.209]

Диффузия образовавшихся у стенки вихрей сопровождается гашением содержащейся в них кинетической энергии турбулентности, при этом механическая энергия потока частично переходит в тепловую. Этот переход весьма сложен. В общих чертах его можно представить следующим образом вначале механическая энергия основного (продольного) движения переходит в механическую энергию перемешивания наиболее крупных масс (молей) эта последняя, в свою очередь, переходит в механическую энергию перемешивания молей более мелкого порядка и т. д. Лишь энергия собственного движения последних в этом ряду наиболее мелких масс непосредственно переходит в тепло. Таким образом, в потоке находятся турбулентные вихри различных размеров, которые постепенно теряют свою индивидуальность, распадаясь на более мелкие вихри и диффундируя в толщу потока. [c.169]

При изучении молекулярной диффузии предполагается, что движение каждой молекулы не зависит от молекул, находящихся в непосредственной близости к ней. В турбулентном потоке дело обстоит иначе. Соседние элементы жидкости (воздуха) имеют тенденцию прт1нять то же значение скорости, что и рассматриваемый элемент, если только расстояние между ними мало. Если рассматривать турбулентный поток как наложение вихрей (пульсаций) различных масштабов, то расстояние между двумя близкими элементами жидкости будет сначала изменяться благодаря только наименьшим вихрям. Крупные вихри будут просто переносить рассматриваемую пару точек (элементов) как целое, не стремясь их разделить. Но как только расстояние между элементами жидкости увеличится, в добавление к малым в игру вступают более крупные вихри. Поэтому в турбулентном потоке жидкости важным является не столько перемещение самого элемента жидкости, сколько изменение его расстояния от соседних элементов. Математическая обработка этих общих соображений и описание турбулентного потока с помощью статистических характеристик, относящихся к средним значениям пульсаций не самой скорости потока, а лишь к разности скоростей в двух точках потока, впервые были предложены акад. А. Н. Колмогоровым ). [c.229]

Турбулентное течение по своей природе является диссипативным. Энергия осредненного движения передается сначала низкочастотным пульсациям, т.е.вихрям крупных размеров,от них переходит ко все более высоким частотам,происходит процесс дробления вихрей до насотабов,для которых молекулярная вязкость жидкости имеет доминирующее значение. [c.64]

Местные потери энергии обусловлены так называе-иыми местными гидравлическими сопротивлениями, т. е. местными изменениями формы и ])азмера русла, вызываюп(ими деформацию потока. При протекаиии кидкости через местнгле сонротивления изменяется ее скорость и обычно возникают крупные вихри. Последние образуются за местом отрыва потока от стеиок и представляют собой области, в которых частицы жидкости движутся в основном но замкнутым кривым или близким к ним траекториям. [c.48]

Из теории турбулентности известно [25], что перенос взвешенных в потоке частиц осуществляется главным образом крупномасштабными вихревыми образованиями, присущими турбулентному потоку. Величина образований обусловлена порядком размера потока и поэтому перенос частиц осуществляется по всей глубине потока. Крупные вихри (крупномасштабная турбулентность) захватывают и переносят взвешенные частицы различных размеров. При отсутствии центробежных сил (на поворотах, ответвлениях п т. п.), а также специфических особенностей пылегазовой смеси (уплотнение пыли в местах поворота, залнпание ее на поверхностях, комкование и 1. д.), поля концентрации (запыленности) должны меняться незначительно в сравнительно широком диапазоне изменения скоростей и размеров частиц и при сравнительно небольших концентрациях (щ < < 0,3 кг/кг) и мало влияют на характер полей скоростей всего потока. Это подтверждается опытами ряда исследователей [45]. (Вопросы осаждения аэрозольных частиц на стенках сравнительно длинных труб и каналов в соответствии с миграционной теорией осаждения [97 ] здесь не рассматривается.) В проведенных опытах [45] изучалось распределение концентрации (х, кг/кг) и плотности пылевого потока [ , кг/(м -с) ] в рабочей камере модели аппарата при различных условиях подвода и раздачи потока по сечению. Для запыливаиия потока воздуха применялась зола тощего угля с фракционным составом, приведенным ниже, и плотностью р = = 2,16 г/см . [c.312]

Рассмотрим механизм энергопереноса крупными вихрями более подробно. Вследствие радиального фадиента осевой скорости возникают тороидальные вихри, в которых локализуется энергия осевого движения как приосевого, так и периферийного потоков. Под воздействием гироскопического эффекта эти вихри разворачиваются относительно своей криволинейной оси и взаимодействуют с окружным движением, создавая положительный фадиент избыточного давления, что приводит к смещению их на периферию и к последующей диссипации. Для изменения направления момента импульса элемента вихревого кольца необходима энергия, производимая моментом сил. Очевидно, таким моментом может являться вязкий момент сил трения, возникающий между вращающимися приосевым и периферийным вихря- [c.132]

Следует остановиться на характере потока тепла в вихревом ядре. На фанице вихревого ядра происходит перенос крупных вихрей. В приосевой области их нет (имеется ввиду безреверсный режим) и теплоносителем там служит мелкомасштабная турбулентность, которая осуществляет теплопередачу менее интенсивно, чем крупные вихри. В связи с этим в области между осью и периферией вихревого ядра может возникнуть минимум статической температуры, который и наблюдается в ряде экспериментов. [c.133]

Напомним, что движение жидкости становится турбулентным при достижении числом Р ейнольдса критического значе-чения. Тогда от стенок трубы отрываются отдельные жидкие массы, попадающие внутрь потока и своим перемещением нарушающие существовавшее до того упорядоченное (послойное) движение, характерное для ламинарного режима. В результате возникает диффузия образовавшихся у стенки вихрей, сопровождающаяся гашением заключенной в вихрях кинетической энергии турбулентности при этом механическая энергия потока переходит частично в т( пловую. Этот переход весьма сложен. В общих чертах его можно представить следующим образом вначале механическая энергия основного (продольного) движения переходит в механическую энергию перемешивания наиболее крупных масс (1-юлей) эта последняя в свою очередь переходит в механическую энергию перемешивания молей более мелкого порядка и т, д. Лишь энергия собственного движения последних в этом ряду наиболее мелких масс непосредственно переходит в тепло. [c.170]

Область а характеризуется наибольшими вихрями, получающими энергию от осредненного течения и передающими ее более мелким вихрям. В этой области спектра с уменьшением размера вихрей (т. е. с ростом 1//) их энергия возрастает, достигая максимального значения при размере вихрей II (так называемые энергонесущие вихри). По размеру эти вихри близки макромасштабу турбулентности. Энергонесущие вихри передают энергию более мелким вихрям, те в свою очередь — еще более мелким и так далее. Процесс передачи энергии сопровождается распадом крупных вихрей на б злее мелкие до тех пор, пока Б конечном счете вихри не станут настолько малыми (область с), что будут уже не турбулентными, а вязкими [19]. Именно в этих наименьших вихрях, иМе ощих размер, близкий к микромасштабу турбулентности, происходит переход турбулентной энергии в тепло. Между областью крупных вихрей с максимальной энергией и областью наименьших вихрей имеется промежуточная область вихрей средних размеров (область Ь), называемая инерционной областью спектра. [c.200]

Пульсационное движение является следствием собственного движения турбулентных образований, которые налагаются на основное движение. Эти объемы ( крупные вихри ) имеют различные размеры, которые характеризуют пространственный масштаб турбулентности. Наряду с пространственным рассматривается временной масштаб турбулентности, характеризуюший среднее время, необходимое для прохождения области возмущения ( вихря ) через фиксированную точку пространства. [c.257]

Во втором потоке нормально к обтекаемой стенке была установлена тонкая перегородка (рис. 8.28, б), которая создавала поверхностное трение на участке перед критической точюй. Поскольку здесь сохранялся, кроме того, положительный riia-диент давления, поток отрывался, и вблизи критический Т. чки образовывались четко видимые на снимке зоны, заоолнекяые крупными вихрями. [c.349]

Обтекание тел с затупленной кормовой частью (неудобообте-каемых тел), как правило, сопровождается отрывами. Кинематическая структура потока зависит от числа Рейнольдса и, если движение возникло из состояния покоя, от времени с начала движения. На рис. 8.29 показаны снятые на кинопленку последовательные стадии развития пограничного слоя и формирования вихрей при обтекании кормовой части цилиндрического тела потоком воды, начинающим движение из состояния покоя. В начальный момент пограничный слой почти отсутствует, и течение близко по структуре к потенциальному. В дальнейшем происходит нарастание пограничного слоя, его утолщение и, наконец, отрыв (рис. 8.29, 4). Оторвавшийся пограничный слой свертывается в крупный вихрь, оттесняющий поток от поверхности тела. [c.350]

При обтекании круглого цилиндра потенциальным потоком благодаря симметричному распределению давлений по поверхности цилиндра результирующая этих сил равна нулю (парадокс Даламбера). Следовательно, для этого случая = 0. Можно доказать, что во всех случаях безотрывного обтекания цилиндрических тел потенциальным потоком сопротивление давления равно нулю. Однако при отрывном обтекании, когда за телом образуется мертвая зона или суперкавитационная каверна (см. п. 10.2), теория потенциальных течений дает не равное нулю значение силы сопротивления давления. Так, в п. 7.12 было доказано, что при струйном обтекании пластины, поставленной нормально к потоку (см. рис. 7.30), коэффициент лобового сопротивления, являющегося в данном случае сопротивлением давления, равен 0,88. Это подтверждается опытом только в тех случаях, когда за обтекаемым телом действительнсГобразуется зона, заполненная парами или газом, в которой давление приблизительно постоянно, как это предусмотрено теорией. Но в большинстве случаев за обтекаемым телом образуется так называемый гидродинамический след, представляющий собой область, заполненную крупными вихрями, которые, взаимодействуя и диффундируя, постепенно сливаются и теряют индивидуальность. На достаточном расстоянии от тела (дальний след) образуется непрерывное распределение дефекта скоростей в потоке, близкое к распределению скоростей в струнном пограничном слое. Наличие вихрей в гидродинамическом следе приводит к понижению давления на тыльной части поверхности тела и соответствующему увеличению сопротивления давления, которое часто называют также вихревым сопротивлением. [c.391]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...