Напряжение касательное турбулентного трения

Выражение (4.39) определяет мгновенное значение касательного напряжения в данной точке, вызванное турбулентным перемешиванием. Осредненное значение напряжения турбулентного трения обозначим (Рейнольдс, 1883 г.) [c.179]

Типичный характер изменения турбулентного касательного напряжения трения = —ри) и> ) показан на рис. 4.5,а. Из рисунка видно, что турбулентное трение (также, как и корреляция изменяет свой знак по [c.80]

Знак минус указывает, что сила трения направлена против движения. Касательное напряжение при турбулентном течении пропорционально кинетической энергии потока [c.46]

Наводящие соображения о структуре формул турбулентного трения могут быть получены также с помощью теории подобия. Можно предположить, что касательное напряжение зависит о производных средней скорости [c.173]

Распределение касательного напряжения связано с распределением скорости в следе законом турбулентного трения. Применим для расчета формулу Л. Прандтля (7.41). Для использования этой формулы необходимо задаться законом изменения пути перемешивания. В разд. 7.3 отмечалось, что вдали от стенки во внешней части пограничного слоя путь перемешивания не зависит от расстояния до стенки и примерно пропорционален толщине слоя. [c.192]

При развитом турбулентном течении касательные турбулентные напряжения имеют величину, превышающую величину напряжения вязкого трения на несколько порядков. Турбулентное касательное напряжение явно не зависит от динамической вязкости а является функцией градиента средней скорости, степени турбулентности, предыстории потока и т.д. [c.85]

Касательное напряжение турбулентного трения п у = Яух для краткости обозначим просто т и определим как среднюю во времени проекцию [c.551]

Гидравлический коэффициент трения А, зависит от касательного напряжения. Касательные напряжения, в свою очередь, зависят от вязкости жидкости, входящей в формулу числа Рейнольдса и от турбулентных пульсаций скорости, на которые в основном влияет относительная шероховатость стенок трубы А/Й(Д — абсолютная высота выступов шероховатости). Поэтому обычно представляют гидравлический коэффициент трения К в зависимости от числа Рейнольдса Re И относительной шероховатости убы A/D, т. е. [c.30]

Еще раз подчеркнем, что универсальные законы распределения скоростей выражаемые формулами (19.21) и (19.27) [или (19.33)], выведены для такого турбулентного течения, в котором, за исключением тонкого слоя в непосредственной близости от стенок, учитывается только турбулентное касательное напряжение, ламинарное же трение в расчет не принимается. Такое допущение оправдывается лишь при сравнительно больших числах Рейнольдса. С этой точки зрения универсальные законы распределения скоростей, особенно закон (19.33), следует рассматривать как асимптотические законы для [c.533]

Касательное напряжение турбулентного трения Пху = я,, для краткости обозначим просто т и определим как среднюю во времени проекцию на ось Ох отнесенного к единице площади секундного переноса количества осредненного турбулентного движения через площадку, расположенную вдоль линии тока. Понимая под хйа силу трения, приложенную от верхнего слоя к нижнему, будем считать количество движения, прошедшее из верхнего слоя в нил ний, приобретенным, т. е. положительным, а количество движения, перенесенное из нижнего слоя в верхний, потерянным, т. е. отрицательным. Тогда, обозначая чертой сверху среднюю во времени, найдем [c.695]

Рассмотрим турбулентное ядро пограничного слоя. В этой области пограничного слоя из-за турбулентного трения скорость уменьшается по сравнению со скоростью внешнего потока на величину (щ — и). Это уменьшение есть результат действия касательного напряжения трения. Масштабом скорости в этом случае будет = У Тцр/р, масштабом длины — толщина слоя б. Безразмерную зависимость можно представить в виде [c.159]

В пределах вязкого подслоя динамическая вязкость (Л значительно больше турбулентной вязкости 87. (4.1) и, следовательно, касательные напряжения вязкостного трения значительно больше касательных напряжений турбулентного трения. В турбулентном же ядре потока наблюдается обратная картина, при которой касательные напряжения турбулентного трения во много раз больше касательных напряжений вязкостного трения, т. е. е р > л. Конечно, такое разделение потока на две резко различные области условно и схематично. В действительности влияние вязкости по мере удаления от стенки трубы убывает постепенно и между вязким подслоем и турбулентным ядром можно еще различать переходную (промежуточную) область, [c.35]

Принимается, что в нижнем бьефе сооружений плоское дно с постоянным уклоном, продольная ось декартовых координат ориентирована по оси струи и в уравнении движения опускаются слагаемые, содержащие поперечную составляющую скорости V, не учитываются силы Кориолиса и трение на свободной поверхности, принимается а—1. Для определения касательных турбулентных напряжений используется гипотеза [c.307]

Подобная тенденция наблюдается и у нижней ветви эпюры в газовой фазе. Здесь также сохраняется линейное распределение. Вблизи гладкой поверхности раздела фаз касательное напряжение может быть меньше, чем у твердой стенки. С появлением волн турбулентное трение у границы раздела Хгр возрастает и в зависимости от типа волн может значительно превышать трение у твердой стенки. Эпюра 5 на рис. 3.32 получена при шквальных волнах на поверхности раздела фаз. Для этого режима трение вблизи твердой стенки и поверхности раздела отличается почти вдвое. [c.117]

В литературе часто встречается несколько иная точка зрения, основанная на концепции утолщения пограничного слоя в жидкостях с пониженным сопротивлением. В этом подходе внимание сосредоточивается на структуре пристенной турбулентности, а не на скорости диссипации во всем ноле течения. Для обоснования такого подхода очевидна важность экспериментов по снижению лобового сопротивления в шероховатых трубах, однако опубликованные до сих пор результаты до некоторой степени противоречивы. Корреляции, основанные на этом подходе, часто появляются в литературе и представляются обычно в терминах критического касательного напряжения на стенке Ткр, ниже которого снижение сопротивления не наблюдается. Если для коэффициента трения при отсутствии эффекта снижения сопротивления использовать [c.284]

Т — температура х, у — прямоугольные координаты т и д — касательное напряжение трения и плотность теплового потока в пограничном слое. Для турбулентного потока величины д и х являются суммой молекулярных и турбулентных значений этих параметров. [c.28]

Дополнительное (турбулентное) касательное напряжение трения в потоке 1 ху = —рт хУУ у в ламинарном подслое изменяется по степенному закону [c.267]

Придадим формуле (6.17) еще одну форму, удобную для обобщения результатов эксперимента. Для этого выясним, от каких параметров и как именно зависит коэффициент трения f. Учтем, что при любом режиме движения жидкости в трубе касательное напряжение Tq на стенке можно выразить известной формулой Ньютона, так как даже при турбулентном течении вблизи стенки скорости малы и образуется вязкий подслой, в котором течение преимущественно ламинарное, хотя и наблюдаются пульсации. Таким образом, [c.145]

Коэффициент Я, называемый коэффициентом гидравлического трения, имеет, очевидно, тот же смысл, что и С/. Важно выяснить, от каких параметров и как именно зависят эти коэффициенты, что облегчает отыскание способов их вычисления. Для этого учтем, что при любом режиме движения жидкости в трубе касательное напряжение на стенке То может быть выражено известной формулой Ньютона, ибо, даже при турбулентном течении, вблизи стенки скорости малы и там образуется вязкий подслой, в котором течение преимущественно ламинарное, хотя и наблюдаются пульсации. [c.157]

Исследования показывают, что при отсосе турбулентного пограничного слоя с проницаемой пластины имеется предельное решение, которому соответствует число Яе —> о° [19]. Согласно этому решению (рУ)ад = = —с эс/2, где — местный коэффициент трения, а касательное напряжение на стенке Тд = [c.450]

В схематизированном турбулентном потоке, кроме указанных сил турбулентного обмена вследствие пульсаций, еще проявляются (главным образом вблизи стенки) силы внутреннего трения, или вязкости, определяемые по формуле (6). Полное касательное напряжение от турбулентных пульсаций Ттурб и сил вязкости Твязн [c.152]

Величину I часто также называют длиной пути смешения, хотя она только пропорциональна I. В последнее время I предпочитают называть масштабом турбулентности. Полагают, что I характеризует внутреннюю геометрическую структуру турбулентного потока, некоторый средний размер турбулентно перемещающихся масс жидкости. При фиксированном значении производной dwxidy касательное напряжение турбулентного трения Sr пропорционально R [c.148]

Упомянутый характер распределения скоростей, турбулентных пульсаций и касательных напряжений согласуется с экспериментальныьш данными С.Б. Маркова [23] для плоского канала и В.И. Букреева, В.М. Шахина [2] для круглой трубы. С.Б. Марков показал, что при ускорении потока среднеквадратичное значение продольной пульсационной составляющей скорости около стенки выше, а при замедлении — ниже стационарного распределения, тогда как для поперечной составляющей в измеренной области имеет место обратное соотношение. В области вблизи стенки турбулентное трение при ускорении больше, а при замедлении — меньше, чем при равномерном движении. [c.85]

Для измерения лульсационных скоростей и определения локальных касательных напряжений турбулентного трения используется электротермоанемометр типа ЭТА-5А. [c.350]

Выделение коэффициента турбулентного перемешивания А в формуле (31) для касательного напряжения турбулентного трения было впервые произведено французским ученым Ж. Буссинеком ) в связи с этим формуле (31) можно приписать название формулы Буссинека. Если в рассматриваемом частном случае движения в трубе предположить, что А есть некоторая постоянная по сечению трубы величина, и, подсчитав сопротивление трубы, подобно тому как это было сделано ранее в случае ламинарного движения, непосредственно измерить действительное сопротивление и сравнить результаты между собой, то полученная таким образом средняя величина А окажется на много порядков превосходящей величину коэффициента молекулярной вязкости р,. [c.552]

Наиболее характерной закономерностью развитого турбулентного течения является квадратичный закон сопротивления. При этом величина силы трения зависит только от одного физического свойства среды—плотности. Влияние молекулярного трения проявляется только в области заторможенного течения, т. е. в непосредственной окрестности обтекаемого твердого тела. Вторым фундаментальным экснериментальным фактом является то обстоятельство, что осредненные во времени касательные напряжения в турбулентном потоке однозначно связаны с осредненной скоростью течения. При этом в области существенных градиентов скорости они решающим образом определяются производной dwjdy. Этот результат вытекает из факта существования логарифмического участка профиля скоростей в окрестностях тела, обтекаемого потоком несжимаемой жидкости. [c.13]

Рассматривая осредненное движение в трубе, можно написать выражение полного касательного напряжения трения", нонимая под последним как ламинарное (молекулярное), так и турбулентное тренне, в виде [c.601]

При рассмотрении установившегося турбулентного движения несжимаемой жидкости Б плоской трубе в предшествующем параграфе логарифмический профиль распределения скоростей был установлен в предположении, что касательное напряжение всюду постоянно и что путь перемешивания зависит линейно от расстояния от стенки. Однако тот же профиль распределения скоростей можно получить и не прибегая к указанным специфическим предположениям, а воспользовавшись основными соотношениями для турбулентного трения и для линейного масштаба полей пульсаций. В самом деле, составляя уравнение равновесия сил осреднённого давления и турбулентного трения на элементарный объём жидкости, можно получить уравнение [c.477]

РассмотренЕЙае выше многочисленные примеры показывают полную пригодность полуэмпирических формул турбулентного касательного напряжения для расчета свободной турбулентности. Более того, распределения скоростей, вычисленные на основе различных формул для турбулентного касательного напряжения, мало отличаются одно от другого. Основная идея всех изложенных выше теорий турбулентности состоит в том, что вводится некоторое подходящее предположение о связи между турбулентным трением и и осредненным движением. На основе этого предположения производится матемтическое исследование более или менее сложных случаев течения, и затем полученные реаультаты сравниваются с измерениями. Все эти дедуктивные теории турбулентности озбладают одним общим недостатком заранее нельзя сказать, какое из полуэмпирических предположений о связи между турбулентным касательным напряжением и осредненным движением наиболее близко соответствует физической действительности. Нельзя этого сделать прежде всего потому, что результаты различных теорий турбулентности отличаются один от другого, как уже было сказано, сравнительно мало. [c.670]

Влияние массообмена на коэффициент f. В этом пункте мы будем считать, что довольно сложные теории, описанные выше, дают хорошие результаты только при согласовании с экспериментом, и поэтому будет оправдано искать более прямой подход к задаче определения влияния массообмена на поверхностное трение в турбулентном пограничном слое. Далее, мы обратим внимание на наблюдаемый факт, что во внешней турбулентной части турбулентного пограничного слоя несжимаемой жидкости наклон кривой и в зависимости от log у нечувствителен к скорости вдува. Чтобы получить этот вывод, Лидон ), используя данные Микли и Девиса для Ме = 0, построил график зависимости и от log Мы используем этот наблюдаемый факт, чтобы показать, что касательное напряжение в турбулентной части пограничного слоя равно касательному напряжению при отсутствии массообмена, если никакая масса, входящая в пограничный слой на поверхности тела, не достигает той части турбулентного ядра пограничного слоя, которая обладает вышеуказанным свойством. Эти выводы, кроме того, могут быть использованы для получения влияния массообмена на поверхностное трение в турбулентном пограничном слое при малых скоростях массообмена. [c.286]

Одна из идеализированных моделей турбулентного перемешивания жидкости предложена Прандтлем. Для иллюстрации этой модели рассмотрим два соседних слоя турбулентного потока. Движение верхнего слоя I в данный момент времени характеризуется некоторой скоростью V, а слой II помимо скорости V имеет пульсаци-онные составляющие у и ы . Ввиду наличия скорости и из слоя II в слой I за время I перейдет масса жидкости т =ри 81 (где 8 — площадь разделяющей слои поверхности). При этом масса жидкости, перешедшая из слоя II в слой I обладает избытком количества движения, пропорциональным у. В результате на поверхности раздела слоев создается импульс сил Tt =/ЭиУ 8(, определяющий замедляющую слой II силу трения Т = -рмУХили касательное напряжение при турбулентном перемешивании [c.95]

Для чисто вязких жидкостей имеются удовлетворительные корреляции [22] для падения давления при турбулентном течении в круглых трубах. Обобщенное число Рейнольдса определяется так, чтобы данные по ламинарному течению на графике коэффициент трения — число Рейнольдса лежали на ньютоновской линии (см. ypaBHejane (2-5.25)). В турбулентном течении коэффициент трения оказывается зависящим как от числа Рейнольдса, так и от параметра п , определенного уравнением (2-5.13), и оценивается но уровню касательного напряжения на стенке. [c.280]

При закрутке на входе по закону твердого тела турбулентность является существенно анизотропной наибольшее значение имеет радиальная составляющая, наименьшее — поперечная [37]. По длине трубы вследствие уменьшения интенсивности закрутки продольные и поперечные пульсации в периферийной области постепенно возрастают до 5—7%, а в приосевой уменьшаются до 6—10%. Радиальная составляющая 8 при затухании закрутки также уменьшается. Относительное значение ту] улентной энергии, равное отношению энергий пульсационного и осредненно-го движений, максимально в приосевой области и может достигать 0,04—0,06, что значительно больше, чем при осевом течении в трубах [197]. На рис. 3.11,5 приведены также данные, характеризующие радиальное распределение турбулентного напряжения трения Основной особенностью распределения является смена знака его абсолютного значения, что обусловлено наличием областей активного и пассивного воздействия центробежных массовых сил на структуру течения. По мере затухания закрутки касательные напряжения у стенки уменьшаются, а в приосевой области увеличиваются. Одновременно радиус нулевого значения смещается к оси. [c.116]

Предположим, что произошло изменение в распределении осред-ненных скоростей и появление турбулентной вязкости предопределяется случайным сильным искажением распределения скоростей в пределах потока, т.е. упруговязкие характеристики среды не в состоянии восстановить первоначальное распределение скоростей. В результате возникает первоначальное перемещение конечных масс не только по направлению основного потока, приводящее к переносу количества движения большей величины в сравнении с переносом молекулами при ламинарном движении. Для осредненного движения перенос количества движения поперек потока количественно характеризуется турбулентной вязкостью. В турбулентном потоке имеет место уже распределение двух взаимосвязанных и взаимозависимых параметров - осредненной скорости и турбулентной вязкости. Турбулентная вязкость, имея намного большую величину, чем молекулярная вязкость, соответственно увеличивает абсолютную величину касательного напряжения (внутреннего трения), однако не может изменить закона касательного напряжения, зависящего только от равновесия действующих сил. Следовательно, равновесные распределения скорости и турбулентной вязкости предопределяются законом касательного напряжения. В этом, взаиморавновесном распределении скорости и турбулентной вязкости, немаловажное значение имеет молекулярная вязкость, через которую происходит диссипация энергии. Только сумма молекулярной и турбулентной вязкостей соответствует данному закону касательного напряжения. [c.60]

Одним ИЗ важнейших факторов, влияющих на величину Квнр, а значит, и на положение точки перехода, является градиент давления. Как известно, при обтекании тел он может быть как положительным, так и отрицательным. В области отрицательных градиентов, т. е. в области ускоряющегося или конфузорного течения, пограничный слой чаще всего остается ламинарным, тогда как в области положительных градиентов (или диффузорного течения) обычно происходит переход к турбулентному режиму. При этом точка перехода располагается ниже точки минимума давлений, поэтому в первом приближении положение точки перехода на удобообтекаемых телах при отсутствии отрывов пограничного слоя можно определять по положению точки минимума давлений. Поскольку последнее зависит от формы профиля тела, можно в определенных пределах управлять положением точки перехода, изменяя надлежащим образом форму профиля. Это используется для снижения сопротивления трения тонких крыловых профилей. Дело в том, что трение, определяемое касательными напряжениями, в ламинарном слое гораздо меньше, чем в турбулентном. Выполняя профиль таким, чтобы его сечение с наибольшей толщиной, при- [c.362]

Установлено также сильное влияние вдува на осредненные и пульсаци-онные параметры турбулентного пограничного слоя. Поскольку перераспределение турбулентного касательного напряжения по сечению слоя при вдуве приводит к снижению доли сил трения в общем сопротивлении, то можно ожидать сравнительно малого влияния чисел Рейнольдса на параметры трения. Поэтому значительный интерес представляют предельные решения теории пограничного слоя со вдувом, полученные при числе Ке —со. [c.462]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...