Энергия внутренняя вихря

В этом уравнении величина р VJ J связана со скоростью преобразования кинетической энергии турбулентных вихрей во внутреннюю энергию (см. уравнение (3.1.68)) и представляет собой работу, совершаемую за единицу времени в единице объема окружающей средой над вихрями, как следствие существования пульсаций давления р и расширения или сжатия вихрей (К , > О или V , < 0). [c.129]

Во внутренней части канала мала меридиональная скорость. Здесь возможна передача энергии поперечными вихрями. Это увеличивает крутизну характеристики и уменьшает точность расчета. [c.68]

Для изучения передачи энергии от вихрей одного размера к вихрям другого размера важную роль играет колмогоровский внутренний масштаб Хо. Эта величина характеризует линейный размер таких вихрей, движение в которых определяется только действием вязкости. Для вихрей много больших колмогоровского масштаба, но удовлетворяющих условиям локальной изотропии, течение носит универсальный характер — статистические характеристики движения зависят только от скорости диссипации энергии 8. Поэтому и связь колмогоровского масштаба с характеристиками потока, полученная из соображений размерности, [c.130]

В самом деле, если предположить, что конвективное поле и всюду постоянно, то ошибка, обусловленная неразличимостью, не будет появляться. Однако в нелинейных задачах, как известно, компоненты взаимодействуют таким образом, что энергия переносится от длинноволновых компонент к коротковолновым. (В физике известно, что энергия турбулентности обычно переносится от больших вихрей к меньшим, а энергия малых вихрей диссипирует или преобразуется во внутреннюю энергию посредством трения.) Для того чтобы имело место такое взаимодействие компонент, совсем не обязательно наличие настоящей нелинейности достаточно, чтобы скорость и была функцией пространственных переменных. [c.125]

Уменьшение завихренности во времени является следствием диссипации механической энергии. Таким образом, можно констатировать, что всякая завихренность, возникшая во внутренних точках жидкости, имеет тенденцию к затуханию. Как будет ясно из дальнейшего, генерирование вихрей происходит главным образом вблизи твердых поверхностей, но в толщу потока они проникают ослабленными и лишь на ограниченные расстояния от стенок. Поэтому вне области пристенного пограничного слоя течение можно рассматривать как потенциальное. [c.304]

Процесс дросселирования принадлежит к ярко выраженным неравновесным процессам, так как течение потока пара может происходить только в область пониженного давления. При проходе через дроссельный орган скорость струи резко возрастает, а затем в свободном сечении трубопровода за дросселем вновь принимает прежнее значение. Кинетическая энергия потока тратится на вихри и внутреннее трение, т. е. переходит вновь в теплоту с восстановлением прежнего значения удельной энтальпии. Как во всяком необратимом процессе, удельная энтропия возрастает (хотя 6 = 0). [c.181]

Уменьшение потерь энергии от вторичных течений во входных устройствах получается при выполнении на внутренней поверхности патрубков и каналов продольных уступов, соизмеримых с высотой пограничного слоя. Препятствуя перетеканию рабочего тела в пограничном слое криволинейного канала, уступы приводят к повороту потока рабочей среды и инициируют образование вихревых течений. Ниже уступов по течению потока образуется другое вихревое движение. Таким образом, интенсивное вихревое движение разбивается на несколько систем вихрей меньшего размера. Вихревые течения меньшей интенсивности поглощают меньшее количество энергии [c.58]

Особенно интенсивное накопление пленки и капель происходит в периферийных участках межлопаточных каналов. Пленки движутся вдоль спинки и вогнутой поверхности к вершине лопаток и здесь участвуют во вторичных течениях насыщают влагой периферийные концевые вихри, приводят к увеличению толщин пленок на внутренней поверхности бандажей и генерируют при этом крупные капли, фиксируемые в экспериментах за рабочей решеткой (см. рис. 5.6 и 5.7, а). Следовательно, концентрация влаги у периферии создает повышенные потери кинетической энергии в этой зоне. Учитывая температурные поля поверхности лопатки вблизи [c.168]

Аналогичными источниками возникновения местных вихрей могут служить любые плохо обтекаемые места циклонной камеры, в частности неровности внутренней обмуровки в реальной топке. Вихревые поперечные циркуляции требуют для своего существования непрерывной затраты энергии, чем снижают общий уровень вращательных скоростей в циклоне. Вместе с тем надо отметить, что в ряде случаев правильно организованные поперечные циркуляции могут выполнять определенные служебные функции. [c.152]

Все потери энергии паровой турбины можно разделить на две группы внутренние и внешние. Внутренние потери возникают внутри корпуса турбины и приводят к уменьшению используемого теплоперепада h . Они представляют собой потерю энергии пара на трение, вихри, удар и пр. Потерянная энергия превращается в теплоту, повышая конечную энтальпию пара. К внешним потерям турбины относятся потери от утечки пара через концевые уплотнения и механические потери. [c.199]

Такое поле может одинаково существовать как в идеальной, так и в вязкой жидкости. В самом деле, движение это безвихревое, а следовательно, повсюду вокруг вихревой линии 2 = 0 уравнения вязкой жидкости при этом не отличаются от уравнений идеальной жидкости, а единственное граничное условие F —о при г —оо одинаково выполняется в обоих случаях. Разница лишь в том, что в идеальной жидкости, где нет диссипации энергии за счет работы сил внутреннего трения, такой вихрь не диффундирует в толщу всего объема жидкости и может сохраняться бесконечно долго, поддерживая указанное установившееся круговое движение частиц без притока энергии извне в вязкой же жидкости для поддержания такого движения необходимо сообщение энергии от источника завихренности, например от вращающегося в жидкости тонкого цилиндра, а если такой источник исчезнет, то постепенно затухнет и движение жидкости. [c.432]

В вихревых аппаратах для повышения эффективности процесса перемешивания во внутреннем пространстве поток разделяется на ряд вихрей. Малые линейные размеры вихрей и высокая интенсивность циркуляции в них обрабатываемой среды позволили получить удельную скорость диссипации энергии 600... 1800 Вт/кг. [c.662]

А. Н. Колмогоровым получено выражение для внутреннего масштаба турбулентности, характеризующего размеры тех вихрей, где энергия потока переходит непосредственно в тепловую вследствие действия сил вязкости. [c.128]

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 крупных вихрей в атмосфере величина gp V " отрицательна. Это связано с тем, что под влиянием эффекта плавучести пульсация р рассматриваемых масштабов, имеющая термическое происхождение, определяет знак смещения вихря по вертикали. Действительно, т.к. легкие (р <0) и тяжелые вихри совпадают, как правило, с теплыми и холодными вихрями, соответственно, то, например, для поднимающихся в гравитационном поле теплых вихрей (р <0) величина <0. Таким образом, крупные вихри преобразовывают тепловую (внутреннюю) энергию потока в кинетическую энергию турбулентного движения. [c.130]

При размерах вихрей вся кинетическая энергия преобразуется в тепло, так что на создание вихрей с размерами меньше /о практически не остается энергии. Размер /о называется внутренним масштабом турбулентности. Энергия е, диссипируемая единицей массы жидкости в единицу времени, играет важную [c.285]

Из (В.46) следует важное свойство скорости V вихря с размером L. Если размер вихря заключен между внешним (Lo) и внутренним Цо) масштабами турбулентности, то флуктуационная скорость V зависит только от размера L вихря и скорости диссипации энергии е [c.286]

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]

I такого же масштаба, как и масштаб самого потока (внешний масштаб турбулентности). Но при достаточно больших масштабах движения п скоростях потока эти впхрн самп становятся неустойчивыми и распадаются на более мелкие вихри масштабов / числа Рейнольдса для таких вихрей где — пульсации их скорости, велики и они в свою очередь распадаются на более мелкие. Этот процесс измельчения турбулентных неоднородностей продолжается все дальше и дальше энергия крупных вихрей, поступая из энергии потока, передается все более мелким вихрям, вплоть до самых мелких, имеющих внутренний масштаб I, когда начинает существенную роль играть вязкость жидкости (числа Re7 для таких вихрей малы (Кеу ), движение их устойчиво). Энергия наименьших возможных вихрей превращается в тепло. [c.29]

Одной из основных геометрических характеристик вихревой трубы является радиус разделения вихрей г . Физико-математическая модель, построенная на гипотезе взаимодействия вихрей, позволяет рассчитывать величину на режимах, когда истечение из отверстия сопла-завихрителя соответствует критическому. Для докритических режимов истечения обычно принимают rj = г, [116]. Это весьма жесткое допушение, так как оно исключает возможность формирования свободного квазипотенциального закрученного потока в узкой кольцевой зоне, прилегающей к внутренней цилиндрической поверхности камеры энергоразделе-ния. Практически это означает полное отсутствие возможности взаимодействия вихрей, так как будет существовать лишь один приосевой вынужденный вихрь, вращающийся как квазитвердое тело. Устранить это внутреннее противоречие можно, если в математическую модель ввести оценку значения rj, основанную на законах сохранения массы, энергии и момента количества движения с учетом особенностей турбулентного характера течения. Рассмотрим модель вихревой трубы с тангенциальным вдувом газа через щель сопла на внутренней поверхности трубы радиусом [c.188]

Модель радиальных потоков [ 10, 30-321 состоит в том, что за основу в вихревом течении принимается разделение двух потоков энергии потока кинетической энергии, направленного от центра к периферии, и потока тепла, направленного в противоположную сторону. Исходный газ в завихрителе термотрансформатора (см. рис. 6.1) создает интенсивный круговой поток, вращающийся по закону свободного вихря. По мере продвижения вдоль вихревого течения этот поток за счет сил внутреннего трения перестраивается в вынужденный вихрь, в результате чего происходит уменьшение круговых скоростей внутренних слоев и увеличение угловых скоростей внешних слоев. Это создает возможность перехода кинетической энергии от центра к периферии. В то же время за счет более высоких значений статической температуры у периферии вихря, по сравнению с центральными слоями, существует поток тепла, имеющий направление, противоположное кинетической энергии. Тепловой по гок по своей величине не в соетоянии компенсировать приосевым слоям потери кинетической энергии. Это и является основной причиной, объясняющей охлаждение центральных и нагрев периферийных слоев вихревого течения. Из модели Хилша-Фултона следует, что максимальный холодильный эффект будет иметь место возле дросселя термотрансформатора (см. рис. 6.1). Однако экспериментальные данные 6, Н, 9, 32, 37] указывают на максимум эффекта охлаждения ГЕОтока на выходе из диафрагмы. [c.158]

Кроме потерь трения значительную часть гидравлических потерь составляют потери вихреобразования, которые зависят от ряда факторов. Кольцевая форма проточной части гидродинамических передач, с одной стороны, и изогнутость лопастных систем, с другой, приводят к перераспределению скоростей и давлений, что влечет за собой увеличение неравномерности потока примерно так же, как и в коленах обычных труб. Но наряду с этим в проточной части имеются и свои особенности. Колено проточной части гидродинамических передач является как бы бесконечным по ширине при конечных размерах радиуса поворота и высоты в направлении радиуса (см. рис. 7), вследствиечегосостояниепотокабудетхарактеризоваться увеличением давления и скорости от внутренней стенки к внешней. При таком состоянии уменьшаются вторичные токи в месте поворота потока, но усугубляется действие местной диффузорности. Происходит как бы обтекание цилиндра кольцевой формы с нарастанием давления по внутренней поверхности [41]. Так как скорости при этом уменьшаются и энергии частиц жидкости недостаточно, чтобы преодолеть нарастание давления, происходит отрыв потока с образованием вихрей, энергия которых при рассеивании их превращается в тепло. [c.52]

ЧТО В случае треугольных пластин не вихри, а внутренние скачки уплотнения индуцируют течение к средней линии пластины, которое отводит газ с малой энергией от ее середины, вызывает утонь-шение пограничного слоя и появление пика теплового потока. [c.288]

По А. Н. Колмогорову в связи с проявлениями неустойчивости осредненного двил<ения возникают турбулентные возмущения (вихри) первого порядка, т. е. самые крупные в данных условиях. Распад вследствие неустойчивости этих вихрей приводит к появлению более мелких вихрей, от которых появляются еще более мелкие вихри. И так вплоть до вихрей самого малого размера, в которых и происходит гашение энергии путем перехода ее во внутреннюю тепловую энергию (в теплоту). Меньше последних вихри не могут образоваться вследствие влияния вязкости. Такая картина структуры существует, если турбулентные вихри первого порядка (самые крупные) получают энергию из осредненного движения, а вихри последующих порядков получают энергию по каскаду друг от друга, от более крупных к более мелким соседним и так далее. Частота пульсации скорости для самых крупных ви чрей — наименьшая, в более мелких вихрях частота пульсаций увели-чинается по мере уменьшения их размеров. [c.128]

Когда к достигает другого критического значения Хт, форма функции Ф снова изменяется. Турбулентные вихри, меньщие определенного масштаба, рассеивают свою энергию в результате действия вязких сил, что приводит к быстрому уменьшению Ф (х) при X > Хт. Масштаб /о 2л/хт называется внутренним масштабом турбулентности. Типичное значение масштаба /о вблизи поверхности Земли — несколько миллиметров. [c.367]

На возможность получения информации о статистических параметрах турбулентности при изучении взаимодействия световой волны и турбулизованной газовой среды впервые было указано в работе Обухов, 1953). Принципиальные возможности и перспективы развития подобных исследований широко обсуждались в литературе (см., например, Рытое, 1937 Татарский, 1967 Гурвич и др., 1976)). В отличие от хорошо изученного как теоретически, так и экспериментально, приповерхностного слоя Земли, сведения о турбулентности в средней атмосфере сравнительно немногочисленны. Известно, что вертикальная и горизонтальная структура турбулентности в свободной атмосфере неоднородна. В частности, до высоты стратопаузы существуют слои, которые характеризуются резкими градиентами скорости ветра и температуры, а в ряде случаев - наличием регулярных внутренних гидродинамических волн, являющихся источником энергии турбулентного нагревания Александров и др., 1990 Гаврилов, 1974). Нет достаточно полных сведений о вариациях спектра пульсаций показателя преломления атмосферных газов, учитывающих слоистую структуру атмосферы и особенности, связанные с макромасштабными метеорологическими явлениями. Основываясь на измерениях микроструктуры скорости ветра и температуры в таких слоях можно, тем не менее, считать, что соответствующие спектры близки к степенным. Это позволяет, при учете влияния атмосферной турбулентности на характер распространения зондирующего излучения, использовать в малых областях, пространственные масштабы которых много меньше внешнего масштаба турбулентности Ь (связанного с характерным размером крупных анизотропных энергонесущих вихрей), теорию локально-однородной и локально-изотропной турбулентности Татарский, 1967). [c.274]

Перейдем теперь ко второму предельному случаю +оо, отвечающему условиям очень устойчивой стратификации. Поскольку при устойчивой стратификации энергия притекает лишь к компоненте и а пульсации у и хю вынуждены заимствовать энергию у а, то здесь всегда имеет место энергообмен между компонентами скорости и поэтому анизотропный анализ размерности применен быть не может. Исследование асимптотического поведения функций ( ), ф( ) и /( ) при больших положительных требует рассмотрения профиля й(г) при больших г в случае устойчивой стратификации (фиксированное I > 0) или же рассмотрение при фиксированном г случая весьма малых положительных L (т. е. очень резких инверсий температуры). При этом, однако, надо иметь в виду, что в предельном случае резкой инверсии при слабом ветре (малое и ) турбулентность вырождается становится невозможным существование крупных турбулентных возмущений (так как эти возмущения должны были бы затрачивать слишком много энергии на работу против архимедовых сил) и турбулентность может существовать лишь в виде мелких вихрей. При еще большей устойчивости даже мелкомасштабная турбулентность, по-видимому, будет практически невозможной, и флуктуирующие движения среды в основном будут реализовываться в виде случайных внутренних гравитационных волн (при потере же ими устойчивости возникают турбулентные пятна, расплывающиеся затем в тонкие слои — формируется тонкослойная вертикальная микроструктура, наблюдаемая, например, почти всюду в океане, см. п. 8.6 ниже). [c.391]

Дж. Т. Стюарт выполнил расчет неустойчивого ламинарного течения с вихрями Тэйлора (рис. 17.33) с учетом нелинейных членов в уравнения движения. Этот расчет показал, что существует равновесие между переносов, энергии из основного течения во вторичное течение и диссипацией энергиг во вторичном течении вследствие трения. Перенос энергии из основного течения во вторичное течение приводит к сильному увеличению момента сопротивления внутреннего цилиндра. На рис. 17.34 показано сравнение экспериментального и теоретического коэффициента момента сопротивления [c.481]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...