Структура внутренняя турбулентного потока

Структура внутренняя турбулентного потока 626 [c.735]

Величина I называется длиной пути перемешивания (или смешения). Из приведенных рассуждений следует, что путь перемешивания / характеризует существующую в турбулентном потоке возможность для жидких частиц свободно перемещаться из одного слоя в другой, а значит является одной из характеристик внутреннего механизма турбулентного потока. Однако путь перемешивания не следует понимать буквально как путь свободного перемещения жидких частиц в современной гидромеханике эту величину трактуют как геометрическую характеристику внутренней структуры турбулентного потока или как масштаб турбулентности. [c.102]

Турбулентное движение жидкости в трубах и каналах уже давно стало предметом многочисленных исследований, так как в больщинстве случаев жидкости движутся в условиях турбулентного режима. Несмотря на это, до сих пор еще не создано достаточно удовлетворительной теории турбулентного движения, которая непосредственно вытекала бы из основных уравнений гидродинамики и полностью подтверждалась опытом (как для случая ламинарного движения). Это объясняется сложностью структуры турбулентного потока, внутренний механизм которого до сих пор еще полностью не исследован. [c.168]

Некоторые сведения о внутренней структуре турбулентных потоков [c.626]

До сих пор рассматривалось лишь осредненное турбулентное движение, а нерегулярная часть движения — пульсации — учитывались суммарными характеристиками интенсивностью турбулентности и напряжением турбулентного трения, причем почти ничего не говорилось о закономерностях изменения этих величин по сечениям трубы или пограничного слоя. В заключение настоящей главы осветим, хотя и в краткой форме, некоторые, наиболее важные представления о внутренней структуре турбулентных потоков. [c.626]

В настоящее время уже не подлежит сомнению факт образования в турбулентных потоках отдельных жидких объемов, размеры которых сравнимы с внешним масштабом потока (радиус трубы, толщина пограничного слоя и т. п. ). Эти объемы имеют самостоятельность как в своем движении по отношению к общему осредненному потоку, так и по внутренней своей структуре ). Их принято называть крупными вихрями, хотя следует отметить, что термин вихрь в этом случае необходимо понимать не в его обычном смысле, а скорее как жидкий ком вихревого происхождения. Масштаб этих крупных вихрей, совпадающий с внешним масштабом потока в целом, называют большим масштабом турбулентности. [c.626]

ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА ТУРБУЛЕНТНЫХ ПОТОКОВ [c.627]

Турбулентные потоки диффузии и тепла в развитом турбулентном потоке. Выражение для объемной скорости возникновения полной энтропии ) упрощается для важного случая локально стационарного состояния развитого турбулентного поля, когда в структуре турбулентности существует некоторое внутреннее равновесие, при котором производство энтропии турбулизации примерно равно ее стоку. Как показывают измерения бюджета энергии [c.224]

Нам пришлось уже встретиться с таким вероятностным подходом к изучению явлений, когда мы определяли средний свободный пробег волны в закрытом помещении от одного отражения до другого. Вероятностный или статистический подход к исследованию турбулентности сделал возможным детальное выяснение характера турбулентного потока и глубокое изучение его внутренней структуры. Механизм возникновения [c.225]

Нам пришлось уже встретиться с таким вероятностным подходом к изучению явлений, когда мы определяли средний свободный пробег волны в закрытом помещении от одного отражения до другого. Вероятностный или статистический подход к исследованию турбулентности сделал возможным детальное выяснение характера турбулентного потока и глубокое изучение его внутренней структуры. Механизм возникновения турбулентности до сих пор окончательно не выяснен, но в изучении уже развитого турбулентного потока многое сделано новой ветвью гидродинамики — статистической теорией турбулентности. Много в этом направлении было сделано трудами советских ученых — А. А. Фридмана и Л. В. Келлера и в последнее время А. Н. Колмогорова и А. М. Обухова. Интересные экспериментальные работы по изучению внутренней структуры турбулентного потока были сделаны М. В. Великановым (по течениям воды в трубах и реках) и А. М. Обуховым — по атмосферной турбулентности. [c.228]

Вопрос о возникновении и развитии турбулентного движения еще недостаточно выяснен, хотя несомненно, что он связан с неустойчивостью течения при больших числах Ке из-за нелинейности уравнений гидродинамики на этом мы кратко остановимся ниже. Для нас, однако, лри изучении распространения волн в турбулентной среде большее значение будут иметь сведения об уже развитом, установившемся турбулентном потоке, его внутренней структуре и динамических закономерностях. [c.28]

Большой успех в современных представлениях об уже развитом турбулентном течении был достигнут в 1941 г. А. Н. Колмогоровым и А. М. Обуховым, которым принадлежит заслуга создания общей схемы механизма такого турбулентного потока при больших числах Рейнольдса, выяснения его внутренней структуры и целого ряда [c.28]

Известно, что все течения жидкостей и газов делятся на два резко различные типа спокойные и плавные течения, называемые ламинарными, и их противоположность —так называемые турбулентные течения, п ц которых скорость, давление, температура и другие гидродинамические величины беспорядочно пульсируют, крайне нерегулярно изменяясь в пространстве и во времени. В качестве типичного примера мы приводим на рис. 1 запись колебаний во времени скорости ветра, вертикальной компоненты скорости и температуры в атмосфере вблизи земли, полученную при измерении скорости и температуры с помощью специальных малоинерционных приборов. Сложный характер этих кривых сразу показывает, что соответствующее движение воздуха было турбулентным. Множество пульсаций различных периодов и амплитуд, наблюдающееся на представленных на рис. 1 записях, иллюстрирует сложную внутреннюю структуру, турбулентных течений, резко отличающихся в этом отношении от ламинарных течений. Эта сложная структура сказывается на многих свойствах течения, оказывающихся весьма различными в ламинарном и турбулентном случаях. Так, турбулентные течения обладают гораздо большей способностью к передаче количества движения (образно говоря, турбулентная среда имеет огромную эффективную вязкость) и потому во многих случаях оказывают гораздо большее силовое воздействие на обтекаемые жидкостью или газом твердые тела. Аналогичным образом турбулентные потоки обладают повышенной способностью к передаче тепла и пассивных примесей, к распространению химических реакций (в частности, горения), к переносу взвешенных [c.9]

Современными экспериментами показано, что турбулентный пограничный слой по толщине довольно неоднороден. Структура слоя определяется характером стенки обтекаемого тела и свойствами набегающего, или внешнего, потока, поэтому условно всю толщину пограничного слоя можно разделить на две области внутреннюю и внешнюю. [c.327]

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]

Анализ системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы тепло- и массообмена в турбулентном потоке газа, показывает, что система не может быть замкнутой до тех пор, пока не будут получены дополнительные уравнения, определяющие статические характеристики турбулентных пульсаций и их связи с осредненпым движением. Объем наших знаний о турбулентном движении настолько ограничен, что не позволяет в настоящее время решить этот вопрос рационально. Необходимо накопление систематических подробных экспериментальных сведений о природе и внутренней структуре турбулентного движения как для сжимаемого, 3,0 так и для несжимаемого обтекания. г,о Недостаток требующихся для точного решения сведений при- t,0 водит к необходимости при ре- [c.307]

В условиях теплообмена пульсации скорости турбулентного потока жидкости вызывают турбулентные пульсации температуры. Эксперн-ментальное изучение турбулентных пульсаций температуры имеет большое значение. С помощью таких опытов можно получить сведения о внутренней структуре потока и механизме переноса тепла при турбулентном режиме течения жидкости. [c.322]

Следует заметить, что, вообще, о внешней границе турбулентного слоя, так же как и о границе между вязким подслоем и турбулентным ядром, можно говорить только как о некоторых, малых по поперечной толщине зонах, заполненных то ламинарными, то турбулентными по своей внутренней структуре протуберанцами , пронизывающими пограничный слой со стороны внешнего потока и вязкого подслоя и придающими всему потоку перемежающийся характер. Во внешней зоне—так называемом надслое — происходит резкое изменение степени турбулентности потока от значительной, по сравнению с внешним потоком, величины до малой степени турбулентности во внешнем потоке. [c.537]

Теория гиперзвукового турбулентного следа, разработанная Лизом и Хромасом [6], касается главным образом процесса смешения, который определяет скорости диффузии и охлаждения следа за тупым телом при термодинамическом равновесии. В атой теории рассматривается структура следа за тупыми телами и предлагается упрощенная схема течения во внешней и внутренней частях следа. Граница между этими частями следа считается бесконечно тонкой и предполагается, что расширение границы внутреннего следа зависит только от градиента и величины энтальпии. Кроме того, рассматриваются два предельных вида турбулентной диффузии 1) турбулентность, обладающая локальным подобием , при котором поток в каждом сечении ведет себя как участок автомодельного турбулентного следа с малой скоростью, и коэффициент диффузии пропорционален местной потере количества движения или сопротивлению внутреннего следа на данном участке 2) замороженная диффузия, при которой коэффициент турбулентной диффузии зависит только от начального значения коэффициента сопротивления внутреннего следа в области горла. Если коэффициент диффузии известен, то можно проинтегрировать уравнения турбулентной диффузии для энтальпии и массовой концентрации. Были рассчитаны частные случаи нарастания внутреннего турбулентного следа и проведено сравнение с экспериментальными данными. Кроме того, рассчитан типичный [c.169]

Вращающиеся турбулентные потоки, имеющие все возрастающее техническое значение, характеризуются сложной внутренней структурой. Для примера па рис. 80 показана схема осредпеппого течения воздуха в вихревой камере, сообщающейся с атмосферой. Камера имеет глухой торец 2 = 0, а подвод воздуха осуществляется по всей боковой поверхности длины Ь через тангенциальные щели. Воздух истекает в атмосферу через диафрагму радиуса а. Как показывают наблюдения [37], в области г> а ноток близок к одномерному вихревому стоку, во внутренней области г <а течение значительно сложнее. [c.212]

Только в самое последнее время появились попытки использования -экспериментальных материалов по статистическому изучению внутренней структуры турбулентного потока в пограничном слое. В частности, на -основании статистической обработки этих материалов стараются установить связь между величинами, выражающими диссипацию энергии турбулентных пульсаций, ее конвективный перенос и другие локальные статистические осредненные характеристики микроструктуры турбулентного пограничного слоя, с его макрохарактеристиками. Эти дополнительные Ч1вязи должны в какой-то мере заменить недостающие уравнения турбулентного пограничного слоя и сделать методы его расчета более убедительными. Сейчас еще трудно говорить о результатах этого направления, но сами по себе исследования, обращающиеся в глубь явлений, происходящих в турбулентном пограничном слое, и объединяющие полуэмпирические методы со статистическими, являются многообещающими. [c.538]

Внутренняя структура турбулентного потока воздуха в атмосфере согласно представлениям статистической теории турбулентности (акад. А. Н. Колмогоров, А. М. Обухов) выглядит в грубых чертах следующим образом. При движении больших масс воздуха, благодаря неровностям и шероховатостям земной поверхности образуются значительные пульсации скорости, которые мы можем уподобить крупным вихрям они черпают энергию своего движения из энергии всего потока воздуха. Характерные размеры (масштаб) этих крупнейших вихрей того же порядка, что и масштаб потока в целом (например, в атмосфере—расстояние от точки наблюдения до поверх-ностиземли). Эти вихри не представляют устойчивых образований и распадаются на всё более и более мелкие. Процесс измельчения турбулентности и передача энергии от более крупных вихрей к более мелким происходят вплоть до самых мелких вихрей и прекращается, наконец, благодаря действию вязкости энергия наименьших возможных вихрей превращается в тепло. Наименьшие величины пульсаций скорости по измерениям в атмосфере имеют порядок сантиметра в секунду. Поток в целом не оказывает ориентирующего влияния на все эти вихри, кроме самых крупных движение мелких вихрей можно поэтому считать однородным и изотропным ). [c.226]

Внутренняя структура турбулентного потока воздуха в атмосфере согласно представлениям статистической теории турбулентности (А. Н. Колмогоров, А. М. Обухов) выглядит в грубых чертах следующим образом. При движении больших масс воздуха, благодаря неровностям и шероховатостям земной поверхности образуются значительные пульсации скорости, которые мы можем уподобить крупным вихрям они черпают энергию своего движения из энергии всего потока воздуха. Характерные размеры (масштаб) этих крупнейших вихрей того же порядка, что и масштаб потока в целом (например, в атмосфере — расстояние от точки наблюдения до поверхности земли). Эти вихри не представляют устойчивых образований и распадаются на все более и более мелкие. Процесс измельчения турбулентности и передача энергии от более крупных вихрей к более мелким происходят вплоть до самых мелких вихрей и пре кращается, наконец, благодаря действию вязкости энер гия наименьших возможных вихрей превращается в тепло [c.229]

Сложная структура потока (в отрывной зоне), наличие внутренних отрывных зон, отсутствие данных по величине Кекр в условиях отрывного течения, повышенная турбулентность потока и отсутствие надежных данных по влиянию турбулентности на передачу тепла в отрывной зоне затрудняют разработку теории теплообмена в условиях отрывного течения. Отсутствуют критериальные уравнения для вычисления местного значения ко-э4хфициента теплоотдачи во всей области отрывного течения. [c.382]

Итак, наряду с явлениями вязкости и теплопроводности, развивающимися на микрофизическом уровне, в жидких и газообразных средах существует турбулентная вязкость и турбулентная теплопроводность, которые обусловливаются возникающим при определенных обстоятельствах макроскопическим пульсацион-ным движением молей. В отличие от коэффициентов и X коэффициенты iJ.,f и только отчасти зависят от физических свойств данной среды, определяемых ее внутренним состоянием, главным же образом эти характеристики турбулентной структуры течения зависят от конфигурации и размеров поля, от уровня осреднен-ных скоростей, от первоначальной организации потока и от других внешних факторов. Кроме того, величины и Х могут меняться и действительно меняются от места к месту. Вместе с тем, как показывает опыт, коэффициенты [j.,,, и Х. , часто в тысячи раз превосходят величины р. и л, вследствие чего в таких случаях механизм турбулентного обмена становится абсолютно доминирующим. [c.78]

При установившемся течении жидкости в замкнутом канале (трубе) также наблюдаются пульсации. Эти пульсации определяются внутренней структурой потока, в котором тепловая энергия переносится молями, имеющими случайный характер движения. В зависимости от чаетоть колебаний моли имеют разную проницаемость в потоке жидкости. При малых тепловых нагрузках от жидкости в стенку проходят лишь низкочасточные возмущения (0,2-1 Гц), однако при увеличении теплового потока стенке будут передаваться и высокочастотные (8-10 Гц) пульсации. Из сказанного следует, что данный тип пульсаций турбулентным может быть назван лишь условно. При больших тепловых потоках, по-видимому, следует учитывать влияние этих пульсаций на долговечность. К этому же типу пульсаций можно отнести колебания температур в приводах, патрубках СУЗ и ряде других элементов водоохлаждаемых корпусных реакторов, где возникают неустановившиеся конвективные течения воды, заполняющей полости узлов, при наличии значительных температурных градиентов по высоте. [c.5]

Проведенные эксперименты показали плодотворность измерений турбулентных пульсаций температуры в потоке жидкости, которые по-зволили получить ряд сведений о внутренней структуре потока и механизме турбулентного переноса тепла. Записанные на диаграммах приборов ЭПП-09 колебания не отражают, очевидно, весь спектр пульсаций температуры. Для дальнейших исследований и получения количественных соотношений необходимо применение более совершенных малоинерционных приборов для регистрации пульсаций температуры. 328 [c.328]

Подведем итог. Исследование гидродинамической системы с двумя сильными разрывами показало, что вырожденный случай прилипания ( = 0) жидкости на внутренних стенках j-области не содержит интересных качественных явлений. Это означает, что проскальзывание жидкости на разрыве физически содержательно са.мо по себе, вне связи с конкретными реологическими свойствами. Для разных реологических моделей жидкости (ньютоновская, нелинейно-вязкая, вязкоупругая) эффект скольжения проявляет себя многофакторным образом. Представленные здесь примеры демонстрируют эволюционные свойства течений с турбулентной вязкостью на фоне эффекта скольжения. В формировании структуры потока ифают принципиальну ю роль два обстоятельства эффект скольжения жидкости вдоль линии сильного разрыва и характер распределения (монотонный либо немонотонный) полных гидродинамических напоров в направлении основного течения. [c.100]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...