Вихрь перенос

В этом случае увеличение х на Лд эквивалентно возрастанию п на 1. Поскольку все вихри переносятся вниз по потоку со скоростью и, интенсивность вихревых слоев также является функцией t — х/и. В случае гармонического движения интенсивность сходящих вихрей изменяется во времени как что приводит к выражению [c.456]

При приближении вращающейся лопасти несущего винта к вихревому следу предыдущей лопасти аэродинамические нагрузки на ней сильно меняются в зависимости от относительного положения следа и лопасти. Поэтому для определения переменных индуктивных скоростей и аэродинамических нагрузок в первую очередь нужно установить форму системы вихрей. При вращении лопасти с нее сходят как продольные, так и поперечные вихри. Далее элементы этих вихрей переносятся с местной скоростью воздушного потока, складывающейся из скорости невозмущенного потока и скорости, которую индуцирует на соответствующем элементе система вихрей винта. В предположении постоянства индуктивной скорости сходящая с вращающейся лопасти пелена вихрей имеет вид скошенной винтовой поверхности. На самом деле индуктивные скорости в разных точках пелены вихрей (как и на диске винта) существенно различны. Поэтому действительная форма пелены вихрей, определяемая путем интегрирования перемещений ее точек в неоднородном поле местных скоростей, существенно отличается от упомянутой идеальной пелены. На большом расстоянии вниз по потоку система вихрей винта стремится свернуться в два вихревых жгута, подобных концевым вихрям кругового крыла. Однако для определения нагрузок существенны деформации пелены только вблизи диска винта, и в особенности положение элементов концевых вихрей нри первом приближении их к последующей лопасти. Явление взаимодействия свободного вихря с лопастью не исчерпывается возникновением на лопасти соответствующих аэродинамических нагрузок. Лопасть в свою очередь влияет на вихрь, вызывая значительное изменение скорости [c.671]

Флуктуации 0 можно связать с поведением поля скоростей, о котором шла речь в разд. В.З. Рассмотрим вихри, размеры которых совпадают с внешним масштабом турбулентности о. Эти вихри переносят с собой примесь 0. Поэтому по аналогии с полем скоростей количество возникающих за единицу времени неоднородностей 0, соответствующих масштабу о, должно быт > порядка [c.290]

Висячие скачки 296, 377 Вихрь модифицированный 443 Вихря естественная конвекция 26 Вихря переноса уравнение 21, 29— [c.599]

Пусть энергия, приходящаяся на один вихрь, е, тогда мощность переноса энергии на периферию IV [c.130]

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]

При турбулентном потоке жидкости или газа (Re>Re Крит) НЗ стенках канала (трубы) неподвижный слой жидкости исчезает, так как на стенках канала появляются вихри. Следовательно диффузионное перемещение реагента к твердой стенке, ограничи вающей поток вещества, заменяется вихревым переносом и ско рость химической реакции значительно возрастает. [c.309]

На поверхности тангенциального разрыва в связи с ее неустойчивостью возникают вихри, беспорядочно движущиеся вдоль и поперек потока вследствие этого между соседними струями происходит обмен конечными массами (молями) вещества, т. е. поперечный перенос количества движения, тепла и примесей. В результате на границе двух струй формируется область конечной толщины с непрерывным распределением скорости, температуры и концентрации примеси эта область называется струйным турбулентным пограничным слоем. При очень малых значениях числа Рейнольдса струйный пограничный слой может быть ламинарным, но на этом сравнительно редком случае течения мы не останавливаемся. [c.361]

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]

Из других гипотез о турбулентных напряжениях следует отметить разработанную Тейлором гипотезу переноса вихрей, согласно которой в турбулентном потоке происходит обмен молярными массами, причем завихренность (угловая скорость деформации) их сохраняется на длине пути перемешивания. Исходя из этой гипотезы, можно получить выражение для турбулентного напряжения [c.98]

Это уравнение, носящее имя Гельмгольца, по существу является уравнением переноса вихря. Оно эквивалентно трем уравнениям в проекциях на оси координат. Одно из них (для оси г) имеет вид [c.290]

Рассмотрим общую схему применения численного метода сеток к расчету плоского неустановившегося течения вязкой несжимаемой жидкости. В качестве исходных можно использовать как уравнения (5.10) Навье—Стокса в проекциях, так и их преобразованную форму [(8.4) и (8.5)] для плоских течений. Уравнения (8.4) и (8.5) обладают тем преимуществом, что не содержат давления и имеют две искомые функции гр и 2. Для построения численного метода уравнение (8.5) переноса вихря удобно использовать в консервативной или дивергентной форме [c.318]

Обратим внимание на то, что в безразмерном уравнении (8.53) переноса вихря при больших числах Re конвективный член div (uQ) может оказаться более существенным, чем член вязкой диффузии Re" тогда как при малых числах Re значимость членов оказывается противоположной. [c.319]

Из числа других гипотез о турбулентных напряжениях следует упомянуть о теории переноса вихрей, разработанной Тейлором Согласно этой теории в турбулентном потоке происХо- [c.105]

Аналогично можно получить уравнение для дополнительной завихренности со. В качестве исходной следует использовать систему уравнений движения (1.33), записанную через вектор вихря. Выполнив процедуру, аналогичную той, которая применена при выводе уравнения (1.98), получим уравнение переноса дополнительной завихренности в виде ( oi = (о ., 2 = = г) [c.52]

Уравнение (2.110), называемое уравнением переноса вихрей, показывает, что изменение вихревой напряженности во времени и пространстве связано с диссипацией вихревой напряженности вследствие трения и характером изменения температуры в поле течения. Решая зти уравнения с соответствующими нача.ть-ными и граничными условиями, можно определить ф, со и Т, а затем и W,. [c.120]

При наличии данных о параметрах потока по поверхностям Ot и интегралы в выражении (3) могут быть вычислены. При анализе переходных режимов методически удобно разделить полный интеграл, определяющий перенос величины СцГ, на части, введя промежуточные пределы интегрирования, которые соответствуют радиусу R np разграничивающему поток протекания и кольцевой вихрь, и радиусу расположения центра кольцевого вихря. [c.273]

В ЭТОМ выражении — составляющая осевой силы, приложенная к лопастной системе рабочего колеса в связи с переносом количества движения при взаимодействии лопастной системы с потоком протекания Рд д — составляющая осевой силы, которая возникает в связи с переносом количества движения при взаимодействии лопастной системы с потоком кольцевого вихря на выходе из колеса — осевая составляющая вектора сил давления, приложенных к поверхности втулки рабочего колеса [c.279]

Систему бесчисленного множества вихрей, получаемых от параллельного переноса в определенном направлении заданной конфигурации р вихрей на отрезки [c.42]

Профили скорости, рассчитанные теоретически, показаны на рис. 9.11 уже при небольших числах Ra возникает возвратное движение вблизи стенки трубы. При числе Ra = 187 теоретическое решение теряет смысл, поскольку знаменатель обращается в ноль, что означает отсутствие решения для данных граничных условий. Опыт, однако, показывает, что уже при меньших числах Ra рассматриваемое течение теряет устойчивость. Подобная конфигурация профиля скорости, видимо, приводит к образованию вихрей, вытянутых вдоль оси трубы и имеющих поперечный размер порядка радиуса трубы. Это приводит к сильному росту эффективной теплопроводности, особенно в осевом направлении. Вихревой перенос оказывается при этом пропорциональным произведению wR, а число Nu — пропорциональным числу Ре. Это иллюстрируется на рис. 9.12 результатами работы [22]. [c.220]

Пространственно-временньш корреляции характеризуют возникновение и-последующее разрушение турбулентных вихрей. В этом случае, как указывалось ранее, определяются статистические связи в двух точках пространства при наличии сдвига по времени. Если за. время Лт вихри переносятся без изменения, то-корреляционные функции должны совпадать, если вихри и.зменяются, то корреляция имеет тенденцию к затуханию. [c.269]

На вутренней части лопасти циркуляция присоединенных вихрей в направлении комля плавно уменьшается до нуля. При этом с лопасти сходит пелена продольных свободных вихрей, направление вращения которых обратно концевому вихрю. Поскольку градиент изменения циркуляции присоединенных вихрей по радиусу невелик, сходящий с комля лопасти вихревой жгут обычно существенно слабее концевого жгута и более диф-фундирован. Если циркуляция присоединенного вихря изменяется по азимуту (при периодическом изменении нагрузок лопасти на режиме полета вперед или при переходном движении), с внутренней части лопаг-ти сходит и пелена поперечных вихрей. Элементы продольных и поперечных вихрей переносятся с местной скоростью потока воздуха, причем интенсивность в процессе такого переноса сохраняется постоянной. Скорость переноса вихрей слагается из скорости невозмущенного потока и скорости, индуцируемой самими вихрями пелены. При этом можно считать, что пелена вихрей переносится вниз (по нормали к плоскости диска винта) со скоростью, равной сумме средней индуктивной скорости и нормальной к диску винта составляющей скорости невозмущенного потока ). На режиме полета вперед эта составляющая скорости образуется при наклоне диска винта, а на осевых режимах она равна скорости полета. Принимается, что перенос элементов пелены назад (параллельно плоскости диска винта) происходит лишь со скоростью невозмущенного потока. Индуцируемые вихрями скорости существенно деформируют вихри при их движении. При этом на режиме полета вперед с каждой лопасти сходят скошенные назад спиралевидные деформирующиеся и перекручивающиеся вихри. Их форма на режимах висения и полета вперед рассмотрена в разд. 2.7.1 и 4.2. [c.651]

Определяя форму вихрей, удобнее всего пользоваться неподвижной системой координат, связанной с плоскостью концов лопастей. Относительно этой плоскости отсутствует маховое движение лопастей по первой гармонике, а положение плоскости определяется режимом полета. Рассмотрим положение элемента вихря, время существования которого соответствует повороту лопасти по азимуту на угол tp (рис. 13.15). Пусть г — азимут лопасти (безразмерное время) в текущий момент времени. Поскольку, согласно определению величины ф, азимут лопасти в момент схода рассматриваемого вихревого элемента равен ф — Ф, координаты X, у, z точки лопасти, находящейся на радиусе г, в этот момент равны x = r os(il —ф), у = гsin(il5 — ф), 2 = гРо, где Ро — угол конусности винта. После схода с лопасти элемент вихря переносится с местной скоростью течения. Будем считать, что скорость переноса вихря постоянна, а ее составляющие в плоскости концов лопастей и по нормали к ней соответственно равны 1 и причем в состав входит средняя индуктивная скорость. Тогда координаты вихря в текущий момент [c.672]

В теории винта для описания вихревого. следа используется ряд моделей. Модель следа, все элементы которого переносятся с одной и той же средней скоростью, называется линейной или жесткой. Если входящая в состав скорости переноса каждого элемента индуктивная скорость берется равной ее значению в точке диска винта в момент схода этого элемента, то получающийся след называется полу-жестким. Возможно, что после того, как угол ф превысит 2n/N (т. е. элемент вихря приблизится к следующей лопасти), было бы точнее вводить в состав скорости переноса среднюю по диску винта индуктивную скорость. Если каждый элемент вихря переносится с местной скоростью потока, в которую входит индуктивная скорость, вызываемая самим следом, то след деформируется (относительно идеализированного линейного следа), и тогда его называют свободным или нежестким. Деформация следа может быть определена как расчетом, так и экспериментально. При использовании в расчетах формы вихрей, взятой из эксперимента, часто говорят, что модель вихрей имеет предписанную форму. [c.673]

Линейная (жесткая) система вихрей строится довольно просто и не требует существенных затрат времени на вычисления, но она представляет собой наиболее грубое приближение к реальной системе вихрей. В условиях полета, когда элементы вихрей быстро отходят от диска винта (при больших скоростях полета вперед, которым соответствуют большие углы пкл наклона плоскости концов лопастей, или при больших скоростях набора высоты), взаимодействием вихрей с лопастями можно пренебречь, и модель жесткого следа оказывается приемлемой. ГГостроение полужесткой модели не требует дополнительной вычислительной работы, так как в ней используется лишь информация об индуктивных скоростях на диске винта. Допуш,е-ние о том, что элементы вихрей переносятся со скоростью, равной скорости на диске винта, справедливо лишь в течение небольшого промежутка времени после схода вихря с лопасти и это допущение определенно нарушается, когда к указанному элементу вихря подходит следующая лопасть. Таким образом модель полужесткого следа в общем не дает особого улучшения по сравнению с предыдущей. Когда вихри проходят вблизи лопастей, деформация вихрей в следе существенно влияет на нагружение лопастей, и необходимо применять модель свободного следа. Расчет деформации вихрей требует определения индуктивных скоростей не только на диске винта, но и на каждой пелене, так что приходится выполнять очень большой объем вычислительной работы. Использование модели предписанной формы следа ограничено необходимостью проведения измерений для рассматриваемого винта и заданных условий полета. Выбор модели следа определяется, как правило, компромиссом по соображениям точности и экономичности вычислений. Возможности экономичного решения ряда задач на основе модели свободного следа в настоящее время отсутствуют, так что используется модель жесткого следа. Здесь имеет значение и то обстоятельство, что повышение точности путем учета деформаций вихрей не может быть реализована до тех пор, пока существенные усовершенствования не будут введены в остальные элементы расчетной модели. [c.674]

Автор называет такие члены адвективными (а(1уес11уе) и поясняет это следующим образом Термины конве ктивный и адвективный практически являются синонимами (конвекция означает, что вихрь переносится по течению, а адвекция — что он движется вместе с жидкостью). Первым из них, как правило, пользуются инженеры, вторым — метеорологи, которые резервируют т рмин конвекция для вертикальных движений атмосферы . [c.31]

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]

Таким образом, КВС как области с повышенным энергосодержанием, переходят на периферию, тем самым увеличивая ее энергию. Такой механизм неустойчивости действует только в одном направлении и хорюшо согласуется с возникновением реверса при образовании зоны рециркуляции в области диафрагмы вихревой трубы. В этом случае КВС возникают на фанице рециркулирующего потока. Направление силы Г можно определить по знаку скалярного произведения вектора угловой скорости вращения приосевого вихря Л и вектора угловой скорости вихревого жгута <0, после его разворота. В описанном выше безре-циркуляционном режиме это произведение положительно, что соответствует силе, направленной к периферии. Возникновение зоны рециркуляции приводит к изменению направления начальной завихренности КВС и осевой составляющей скорости, что соответствует зеркальному отражению относительно плоскости, перпендикулярной оси вихревой трубы. Но при зеркальном отражении скалярное произведение не изменяется и, соответственно, не изменяется направление действия силы F. В результате вихревой перенос энергии будет идти из зоны рециркуляции в область потока, выносимого через отверстие диафрагмы, что и приводит в конечном счете к его нагреванию. [c.130]

Явление реверса автоматически объясняется появлением зоны рециркуляции и соответствующей поверхности раздела приосе-вого вихря и рециркуляционного потока. В этом случае вихревой перенос энергии осуществляется из зоны рециркуляции в область потока, выносимого через отверстие диафрагмы, который таким образом нагревается. [c.133]

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]

Существует характерная степень расширения в вихревой трубе (или относительная доля охлажденного потока) (рис. 4.11), при которой кинетическая энергия вынужденного вихря становится больше исходной. На режимах вращения вынужденного вихря отстает от закона вращения твердого тела — со = onst. Избыточная кинетическая энергия свободного вихря расходуется на трение о стенки (работа внешних поверхностных сил) и на работу внутренних поверхностных сил. При турбулентном течении пульсационное движение непрерывно извлекает энергию из ос-редненного движения. Эта чдсть энергии обеспечивает работу переноса турбулентных молей в поле радиального фадиента статического давления [121, 122]. Если допустить, что под действием турбулентности перемещаются среднестатистические турбулентные моли с массой dm, совершающие элементарные циклы парокомпрессионных холодильных машин, то можно найти работу, затраченную на их реализацию. Объем турбулентного моля и путь его перемещения невелики по сравнению с контрольным объемом П, поэтому изменение температуры при изобарных процессах теплообмена моля с окружающими его частицами незначительно. Это позволяет, не внося существенной погрешности, заменить цикл Брайтона циклом Карно. Тогда работа по охлаждению выделенного контрольного объема П равна сумме элементарных работ турбулентных молей [c.206]

Теория взаимодействующих вихрей, в основе которой лежат представления о турбулентном переносе количества тепла и вещетва, находит применение в методиках расчетов параметров вихревых термотрансформаторов, работающих на воздухе и на многокомпонентных углеводородных смесях, какими являются нефтяные и природные газы. [c.160]

Шестое представление. Т. Дж. Блэк /269/, изучив известные результаты экспериментов С. И. Клайна, Г. А. Эйнштейна и других, предложил свою теорию турбулентности пристенного слоя. По Т. Дж. Блэку, основная роль случайных турбулентных пульсаций в потоке со сдвигом состоит не в непосредственном и локгшьном переносе осредненного импульса, а в порождении сильной трехмерной неустойчивой с фукту-ры подслоя. Эта неустойчивость в свою очередь вызывает быстрое разрушение структуры потока в подслое, которое повторяется во времени и пространстве на всей поверхности, обтекаемой турбулентным потоком. Это явление Блэк представляет в следующем виде имеется более или менее равномерно расположенная на поверхности система зон, в которых происходит разрушение структуры подслоя. Эта система движется по потоку со скоростью, примерно равной скорости перемещений турбулентных возмущений в слое. В движущейся зоне разрушения структуры энергия передается от основного движения к вращательному и каждая зона разрушения рассматривается как движущийся генератор вихрей. Непрерывная потеря кинетической энергии в этой зоне требует непрерывного локального оттока среды от стенки. В результате каждое разрушение поперек основного потока и образует непрерывные вихревые листки, расположенные под некоторым у1 лом к стенке. [c.26]

Изучению этого процесса посвящен ряд исследовательских работ, в большинстве которых изучены аналогичные процессы в цилиндрических и нецилиндрических трубах (24, 47, 48], приводящие к резкому нарушению циливдричности потока. В основном применительно к условиям существования потока в циливдрических трубах построена и работа [46], и в ней использованы зависимости, справедливые для цилиндрических потоков в трубах как до разрушения вихря, так и после него. Не рассматривая движений в неограниченной среде и правомерности переноса зависимостей, справедливых для цилиндрического потока в трубе, на вращающиеся струи в неограниченной среде, а также перехода в цилиндрических трубах к резко выраженному нецилнндрнческому потоку, условимся воспринимать теорию Бенджамина только как вариант теории цилиндрических течений в трубах. [c.80]

Система уравнений переноса при турбулентном течении теплоносителей состоит из уравнений неразрывности, движения и распространения тепла. Эти уравнения имеют более сложный вид, чем при ламинарном движении, из-за необходимости учета переноса субстанции турбулентными вихрями. Уравнения для турбулентного движения получены из уравнений для ламинарного движения посредством разделения мгновенной картины переноса на среднюю и пульсационнуга со-ставляющие (например, i =Г- -С СУ = И) + и р = р + р с = с 4-с ) и усреднения полученных уравнений по соответствующим правилам. В результате получается следующая система уравнений для несжимаемой среды с постоянными свойствами при отсутствии влияния внешних сил (тензорная форма записи) 1 уравнение неразрывности [c.13]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...