Перенос количества движения перемешивании

Поскольку в явлениях турбулентного переноса эффекты молекулярной вязкости и теплопроводности обычно пренебрежимо малы в сравнении с явлениями вихревого перемешивания (исключая случаи очень больших градиентов скорости и температуры), пульсации температуры в основном связаны с вихревым перемешиванием элементов жидкости, при котором сохраняются их первоначальные температуры. Если элементы жидкости имеют различные температуры, то необходимо ввести средний температурный градиент в потоке с осредненными свойствами. Можно предполагать поэтому, что статистические свойства пульсации температуры зависят от двух факторов 1) от среднего температурного градиента в поле потока и 2) от характера поля скоростей. Далее на простом примере будет показано, какую роль играют средний температурный градиент для пульсаций температуры и соотношения между соответствующими статистическими свойствами для переноса количества движения и тепла. Такой подход был впервые использован Коренном 1130] при изучении теплообмена в условиях изотропной турбулентности. Рассмотрим изотропный и однородный турбулентный поток с постоянным средним температурным градиентом вдоль оси у, перпендикулярной направлению основного потока — оси х. Необходимые допущения для описания турбулентного поля течения сводятся в данном случае к следующим [c.83]

Из условия о подобии для пути перемешивания I и для турбулентного переноса количества движения t следуют формулы [c.165]

Помимо дополнительных касательных напряжений, которые возникают в результате переноса количества движения, турбулентное перемешивание вызывает также перенос тепла и при движении двухфазных потоков твердых частиц. [c.182]

Турбулентное перемешивание является причиной возникновения не только добавочных касательных напряжений вследствие переноса количества движения, но также переноса тепла и твердых частиц. [c.153]

Толщина вязкого подслоя б является в известной степени условной величиной. В действительности по мере удаления от стенки интенсивность турбулентного перемешивания нарастает непрерывно, и постепенно часть величины касательного напряжения s начинает определяться уже не только молекулярной вязкостью, но и турбулентным механизмом переноса количества движения. На расстоянии, равном примерно [c.264]

Перенос количества движения создает турбулентное трение между слоями, перенос тепла обусловливает турбулентную теплопроводность, перенос примесей — турбулентную диффузию этих примесей. Механизм турбулентного перемешивания одинаков как для трения, так и для теплопроводности или диффузии] разница заключается лишь в особых свойствах переносимой пульсационным движением субстанции — количества движения, тепла или примеси. [c.551]

При турбулентном режиме благодаря перемешиванию частиц и связанному с ним переносу количества движения из одного слоя жидкости в другой происходит выравнивание скоростей в различных точках живого сечения потока. [c.57]

Формула (22) была предложена Прандтлем, исходившим из представления о сходстве между явлением переноса количества движения при турбулентном перемешивании и при столкновении молекул в ламинарном движении. Величина / трактуется Прандтлем как турбулентный аналог пути свободного пробега молекулы и называется путем перемешивания. [c.605]

Длина I, которую мы будем называть длиной пути перемешивания, имеет некоторое родство с длиной пути свободного пробега молекул в кинетической теории газов. В этой теории перенос количеств движения, вызванный молекулярным движением, рассматривается совершенно так же, как это мы только что сделали для переноса количеств движения, вызванного грубым (молярным) движением жидких шариков. Отклонение скоростей молекул газа, входящих в рассматриваемый слой снизу и сверху, от средней скорости во времени, как и в нашем случае, равно [c.163]

Описательные соотношения. Как было показано во вводной части этой главы, турбулентность играет важную роль Б потоке жидкости, поскольку она оказывает значительное влияние на такие важнейшие характеристики потока, как потеря энергии, сопротивление трения и перемешивание. Некоторые детали механизма диссипации энергии исследуются с помощью уравнения энергии с несколькими специфическими приложениями влияние турбулентности на перенос количества движения показано в виде измененного уравнения количества движения (линейного), а влияние ее на сопротивление трения показано с большей подробностью в следующей главе некоторые существенные характеристики перемешивания будут рассмотрены здесь. [c.270]

В струйных нагнетателях в отличие от объемных и лопаточных мощность передается перемещаемой жидкости в результате взаимодействия жидкостных струй. В процессе турбулентного перемешивания потоков (струй) происходит обмен количеств движения между частицами жидкости, обладающими различными скоростями. Перенос количества движения осуществляется благодаря поперечному движению частиц, свойственному турбулентному потоку. [c.138]

Процесс перемешивания вызывает перенос количества движения из области малых скоростей потока в область больших скоростей и обратно. Очевидно, массы с малыми скоростями при входе в область течений с большими скоростями будут тормозить движение в этой области, т. е. оказывать силовое противодействие движению. Это будут силы инерции, и, следовательно, физическая природа турбулентных сопротивлений — инерционная. Массы жидкости с большими скоростями, оказывая давление на присоединенные массы, ускоряют их движение и расходуют при этом свою энергию (при этом ускорении возникают силы инерции). р с. 5.12. [c.141]

Турбулентными называют беспорядочные неустановившиеся движения жидкости (газа), налагающиеся на основное движение среды, которое можно представить себе как некоторое статистически среднее движение. При турбулентном режиме течения гидродинамические и термодинамические характеристики жидкости (скорость, температура, давление, массовая плотность, концентрации химических компонентов, показатель преломления среды и т.д.) испытывают хаотические пульсации и потому изменяются от точки к точке и во времени нерегулярно. Благодаря образованию многочисленных вихрей различных размеров, турбулентные течения обладают повышенной способностью к переносу количества движения, энергии и массы элементарных жидких объемов, что приводит, как к увеличенному силовому воздействию на обтекаемые твердые тела, так и к интенсивным теплообмену и перемешиванию между слоями, к ускоренному протеканию химических реакций и т.п. Такие режимы движения жидкости возникают при потере устойчивости упорядоченного ламинарного движения, когда безразмерное число Рейнольдса Ке - VI / у (где V, Ь - характерные скорость и линейный масштаб течения, V - кинематическая вязкость) превосходит некоторое критическое значение. В более общем смысле турбулентность служит [c.10]

Запишем теперь, пользуясь формулами (3.3.20), (33.3 ) и (3.3.15 ), реологические соотношения для тензора рейнольдсовых напряжений и турбулентных потоков диффузии и тепла, описывающие перенос количества движения, вещества и тепловой энергии в вертикальном направлении при турбулентном перемешивании многокомпонентной смеси [c.158]

В соответствии с теорией пути перемешивания одни, и те же объемы жидкости, пульсируя, одновременно переносят количество движения, тепло и примесь. Казалось бы, что механизм переноса всех субстанций должен быть одинаков — турбулентная диффузия, и Ргт и 5ст должны быть равны единице. Однако это простейшее предположение Ргт 1 и 5сг 1 приближенно выполняется лишь для турбулентных течений в трубах и в пограничном слое, т. е. для пристеночной турбулентности, где имеет место подобие полей скорости, температуры и концентрации. [c.127]

Для вязкой жидкости характерны два вида движения. Первое из них —ламинарное (слоистое) —отличается упорядоченным расположением струек, не смешивающихся между собой во все время движения. В ламинарном потоке перенос количества движения и вещества из одного слоя в другой происходит за счет межмолекулярного проникновения, а тепла —за счет теплопроводности. Такое движение возникает и сохраняется обычно при небольших скоростях. Если эта скорость возрастает, то при некотором ее значении ламинарное движение разрушается и переходит в новый вид движения, для которого характерно поперечное по отношению к основному потоку перемещение частиц, что вызывает перемешивание жидкости. Упорядоченное, слоистое течение исчезает, переходя в турбулентное. На молекулярное хаотическое движение, которое было характерным для ламинарного течения, в турбулентном потоке накладывается перемешивание макроскопических частиц. Это течение имеет неустановившийся характер, при котором скорость и другие параметры в данной точке меняются во времени. Наличие интенсивного перемешивания потока при турбулентном течении приводит к дополнительным напряжениям в жидкости, к более интенсивному переносу в ней вещества и тепла. [c.409]

При движении жидкости всегда возникает сила сопротивления, -обусловленная непрерывным переносом и обменом количеств движения между слоями жидкости, имеющими разные скорости. Этот перенос происходит вследствие турбулентного перемешивания жидкости. При установлении связи между теплоотдачей и сопротивлением Рейнольдс исходил из следующих соображений. [c.263]

При вычислении теплоотдачи в турбулентном потоке жидкости в трубе можно принимать двухслойную (Прандтля — Тейлора) или трехслойную (Шваба — Кармана) динамическую схему потока. Предполагается, что в ламинарном подслое перенос тепла и количества движения определяется молекулярным процессом, в турбулентном ядре — молярным перемешиванием, а в переходной области (трехслойная схема) действуют оба механизма переноса. Применительно к высокотеплопроводным жидкостям, когда Рг 1 возникает необходимость учета молекулярного переноса и в области турбулентного ядра (Л. 7. 8]. В литературе при рассмотрении тепловых задач наряду с динамическим слоем вводится понятие о тепловом слое [Л. 1, 2, 6, 11]. Применительно к высокотеплопроводным жидкостям общая теория вопроса была изложена в [Л. 3]. В качестве расчетного выхода Левичем [Л. 3] была рассмотрена суперпозиция двухслойных динамической и тепловой схем потока. Дальнейшее развитие этой теории было сделано Боришанским [Л. 12], рассмотревшим суперпозицию трехслойных динамической и тепловой схем потока. В расчетном плане в этих случаях возникает вопрос [c.436]

Такого рода перемешивание — его называют турбулентным или молярным перемешиванием — сопровождается переносом сквозь границу между слоями количества движения, энергии и других механических или термодинамических параметров осредненного движения жидкости, а также заключенных в жидкости примесей (например, дыма или пыли в воздухе, ила или песка в воде и т. п.). [c.551]

Перемешивание турбулентное (молярное) 551 Перенос суммарный количества движения в диффузионных потоках компонент (фаз) 74 [c.733]

Второй вид переноса теплоты называют конвекцией. Конвекция происходит только в газах н жидкостях. Этот вид переноса теплоты осуществляется при перемещении и перемешивании всей массы неравномерно нагретых жидкости или газа. Конвекционный перенос теплоты происходит тем интенсивнее, чем больше скорости движения жидкости или газа, так как в этом случае за единицу времени перемещается большее количество частиц тела. В жидкостях и газах перенос теплоты конвекцией всегда сопровождается теплопроводностью, так как при этом осуществляется и непосредственный контакт частиц с различной температурой. [c.346]

Наличие перемешивания в турбулентном потоке и связанного с ним переноса количества движения из одного слоя жидкости в другой должно приводить к определенному выравниванию осредненных скоростей в различных точках живого сечения. При этом очевидно, что чем большей степенью турбулентности характеризуется дв1ижение жидкости (чем больше число Рейнольдса), тем больше проникновение частиц жидкости из одного слоя в другой и, следовательно, тем более выравненной должна быть эпюра скоростей. На рис. 9-1 схематически показана эпюра скоростей в круглой трубе при турбулентном режиме, подтверждаемая опытными данными. [c.82]

Распреде 1ение скоростей в трубе тесно связано с явлением турбулентного перемешивания, благодаря которому происходит обмен количеством движения между соседними слоями жидкости. Выравнивание скоростей, обусловливаемое переносом количеств движения, определяется свойством инерции жидкости. [c.154]

Леремешивание частиц находит свое проявление и в эффективной вязкости псевдоожиженного слоя. Как известно, при движении в псевдоожиженном слое тел, например лопаток вискозиметра Штормера, тела эти испытывают трение слоя. Правда, при малых относительных расширениях слоя перенос количества движения будет осуществляться главным образом не за счет перемешивания и упругих соударений частиц разных энергий, а за счет поверхностного трения сблизившихся соседних частиц. Определяемая перемешиванием частиц эффективная вязкость достаточно разреженных слоев или областей псевдоожиженного слоя по аналогии с вязкостью газов может быть охарактеризована [Л. 573] как [c.190]

Коэффициенты турбулентной диффузии на много порядков больше, чем коэффициенты молекулярной диффузии. Поэтому, если только мы не рассматриваем диффузию около твердой новерхности (где турбулентность гасится), обычно допустимо вообще пренебречь молекулярной диффузией. Турбулентные аналоги чисел Прандтля и Шмидта определяются соответственно как отношения кинематической турбулентной вязкости к коэффициентам турбулентной температуропроводности или турбулентной диффузии. Их численные величины основываются на измерениях профилей скорости, темиературы и концентрации в процессах турбулентного перемешивания. Турбулентные числа Прандтля и Шмидта приблизительно одинаковы как для жидкостей, так и для газов. Их численная величина — около 0,7 это показывает, что при турбулентном перемешивапии теплота и вещество переносятся с одинаковой скоростью и что эта скорость больше, чем скорость турбулентного переноса количества движения [Л. 11]. [c.454]

В теории пути перемешивания принята весьма упрощенная модель турбулентного движения. Эта теория не объясняет разницы в механизмах переноса количества движения с одной стороны примеси и энтальпии с другой Рттф1у 5с= 1), а также наблюдаемого в опытах турбулентного переноса за сетками в условиях (1й1с1у = 0. Поэтому имеются другие теории турбулентности [28] и их разработка продолжается. [c.129]

Ламинарный подслой. Так как у поверхности турбулентность исчезает, то Л. Прандтль выдвинул гипотезу, что между поверхностью и турбулентным пограничным слоем существует ламинарный или вязкий подслой толщиной 6. В ламинарном подслое отсутствует турбулентное перемешивание, а перенос количества движения происходит за счет вязкостного трения при условии ]и Ртурб. В основной зоне потока теплопроводностью и трением можно пренебречь по сравнению с коэффициентами турбулентного обмена р- [Х1урб, > Хтурб- Интенсивность теплообмена определяется переносом теплоты в вязком подслое у поверхности и ее увеличение возможно за счет интенсификации процессов переноса именно в этом слое. [c.328]

В качестве А мы можем подставить массу, тепло или количество движения. Коэффициенты диффузии К зависят от режима течения жидкости. Существуют два режима течения жидкости ламинарное течение и турбулентное течение. Мы будем обсуждать их различия более детально в гл. 8. Здесь мы только отметим, что если поток движется ламинарно, без макроскопического пере-мещивания, то процессы переноса имеют место лишь благодаря молекулярному перемещиванию (диффузии). Если, с другой стороны, имеют место турбулентное движение и, следовательно, турбулентное перемешивание жидких частиц, то процессы переноса будут осуществляться также и благодаря турбулентной диффузии. Мы будем обсуждать перенос в условиях турбулентности в последующих главах. Здесь же мы последовательно рассмотрим несколько молекулярных диффузионных процессов, связанных между собой аналогией указанного выше характера. [c.67]

Измерения распределения температуры в нагретой струе, осуществленные Корзином, и полученное выше теоретическое распределение ее приведены на рис. 139. Хотя форма теоретического температурного распределения почти правильна, очевидна ошибочность допущения, что перенос коэффициентов или длины пути перемешивания для тепла и количества движения одинаков. Распределение, полученное по теории Тэйлора, больше соответствует измерениям, но и здесь требуется поправочный коэффициент. Каким-то образом, еще не объясненным теориями турбулентности, тепло распространяется быстрее, чем количество движения или завихренность. Это расхождение не слишком неожиданно, так как и для турбулентных пограничных слоев потока отмечалось, что скалярные величины такие, как тепло или веще- [c.369]

Обтекание пузыря в псевдоожижеином слое твердыми частицами напоминает движение элементов невязкой жидкости вокруг проходящего сквозь нее твердого тела, хотя аналогия неглубока [Л. 430, 584] и не распространяется на механизм обоих явлений. Поднимающиеся пузыри переносят за собой в виде шлейфа значительное количество материала и являются основной причиной его интенсивного перемешивания в слоях, псевдоожиженных газами. [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...