Масштаб турбулентности внешний внутренний

График на рис. 204 выражает связь между безразмерной величиной абсциссы точки перехода ламинарного слоя в турбулентный на поверхности эллиптического цилиндра и параметром Тэйлора ), представляющим произведение интенсивности турбулентности на корень пятой степени из отношения характерного размера тела О к масштабу турбулентности Ь. Из этого графика видно, что при малых значениях параметра Тэйлора внешние возмущения слабо влияют на размер ламинарного участка слоя здесь все определяется внутренней устойчивостью движения в слое. При сравнительно больших значениях параметра это влияние резко усиливается — длина ламинарного участка быстро сокращается. [c.534]

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]

Величина Г , представляемая в виде (9.1), была введена в цитированной выше работе А. Н. Колмогорова в качестве масштаба поля пульсаций наибольшего порядка , постепенно затухающих благодаря вязкости, и названа впоследствии внутренним масштабом турбулентности. Характерный масштаб полей пульсаций первого порядка назван внешним масштабом турбулентности. Знание величины внутреннего масштаба турбулентности полезно и практически в том отношении, что для измерения истинного градиента скорости в турбулентном потоке необходимо измеряющие приборы устанавливать на расстоянии, меньшем, чем Т . По имеющимся данным величина этого масштаба для турбулентности в атмосфере равна примерно одному сантиметру, а в условиях аэродинамических труб имеет порядок долей миллиметра. [c.502]

Рассуждения, проведённые выше при определении внутреннего масштаба турбулентности, не могут быть непосредственно перенесены на определение внешнего, и промежуточных масштабов турбулентности на том основании, что по мере понижения порядка пульсации , т. е. по мере повышения масштаба турбулентности, должна уменьшаться зависимость его от вязкости жидкости. Таким образом, при оценке промежуточных масштабов турбулентности мы должны коэффициент вязкости из рассмотрения исключить и сохранить лишь удельную энергию г , под которой теперь следует понимать не энергию, рассеиваемую в теплоту, а энергию, передаваемую от поля пульсаций данного порядка к полю пульсаций порядка на единицу выше. Рассматривая удельную энергию е,, и сам линейный масштаб /д. поля пульсаций порядка к с точки зрения размерностей, мы видим, что из них можно составить только одну комбинацию, имеющую размерность скорости, в виде [c.502]

Величина т] принята А. Н. Колмогоровым в качестве масштаба поля пульсаций наибольшего порядка , т. е. наименьшего масштаба турбулентности. Такие пульсации, постепенно затухающие благодаря наличию вязкости, часто называют внутренним масштабом турбулентности. В противовес этому характерный масщтаб полей пульсации первого порядка, т. е. наивысший масщтаб, называют внешним масштабом турбулентности. [c.105]

Простой переход от внутреннего масштаба турбулентности к внешнему или промежуточным невозможен, так как по мере увеличения масштаба турбулентности уменьшается зависимость его от вязкости. В силу этого при оценке промежуточных масштабов турбулентности следует исключать из рассмотрения коэффициент кинематической вязкости, а вместо него учитывать характерный размер 4 Для -го порядка промежуточного масштаба пульсации. Одновременно следует учитывать, что под удельной энергией здесь понимается энергия, передаваемая от поля пульсации рассматриваемого порядка к полю пульсации с порядком на единицу выше. Тогда, пользуясь размерностями удельной энергии ей и характерного размера 4, можно составить только одну зависимость для скорости [c.105]

Интенсивное перемешивание слоев жидкости в гидравлическом прыжке, значительно большее перемешивания в турбулентном потоке до прыжка и на сравнительно удаленном участке после прыжка, вызывает дробление крупных вихрей на более мелкие. Масштаб турбулентности в гидравлическом прыжке изменяется от внешнего масштаба, определяемого длиной пути перемешивания, до наиболее мелких масштабов, характеризуемых внутренним масштабом турбулентности, т. е. порядком тех расстояний, при которых делается существенным влияние вязкости. Переход от крупномасштабной к мелкомасштабной пульсации, начинающийся в зоне прыжка, полностью завершается за пределами гидравличе- [c.330]

Согласно теории Колмогорова, турбулентные вихри можно характеризовать двумя масштабами внешним масштабом турбулентности 0 и внутренним масштабом (называемым также микромасштабом) турбулентности /о. Поэтому мы разобьем всю область изменения масштабов турбулентных вихрей на три интервала [c.88]

Внешний масштаб Внутренний масштаб турбулентности турбулентности [c.89]

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]

Результаты измерения корреляционных функций пульсаций скорости в жидкости и газе позволяют получить внутренние X и внешние Л масштабы турбулентности. Физически эти величины интерпретируются как некоторые характерные размеры турбулентных вихрей. Так, внутренний масштаб X соответствует расстоянию, на котором изменение мгновенной скорости имеет порядок интенсивности турбулентности. Для разных пульсационных составляющих скорости значения внутреннего масштаба различны. [c.129]

Рис. 16.7. Турбулентные вихри показаны внешний и внутренний масштабы.

Возмущениям масштаба т], очевидно, отвечает характерная скорость порядка Vjj, т. е. число Рейнольдса порядка Re = Tii /v= 1. Поэтому масштаб ti по порядку величины совпадает с масштабом наибольших из тех возмущений, на которые вязкость еще оказывает существенное влияние (а также и с масштабом возмушений, отвечающим максимуму диссипации энергии, который еще в несколько раз меньше). Таким образом, этот масштаб является важной физической характеристикой развитой турбулентности он обычно называется внутренним или колмогоровским масштабом (в противоположность масштабу часто называемому внешним масштабом). Выше мы уже видели, что в частном случае изотропной турбулентности т] — /Rex (см. стр. 185). Вообще же естественно ожидать, что в геометрически подобных течениях масштаб ti будет тем меньше, [c.320]

Рассмотрим теперь случай, когда число Рейнольдса турбулентности столь велико, что внутренний масштаб "П очень мал по сравнению с внешним масштабом L (близким по порядку величины к масштабу наибольших турбулентных возмущений). В такой турбулентности мы можем выделить значительную совокупность движений, имеющих масштаб I, много меньший, чем L (и, следовательно, однородных, изотропных и квазистационарных), но много больший, чем т]. Характерные относительные скорости Vi этих движений будут намного превосходить характерную скорость движений масштаба т) поэтому соответствующее число Рейнольдса Re, = — будет очень [c.321]

Такие масштабы переходных процессов в различных областях течения обусловлены тем, что в окрестности стреловидной передней кромки, ускоряющей переход, при е = 36° ламинарный пограничный слой существует лишь в узкой полосе с шириной, не превышающей 3-4 мм. Согласно экспериментальным данным настоящей работы и исследованиям других авторов [10] ее ширина уменьшается при увеличении угла стреловидности передней кромки. Переход в пограничном слое внутреннего течения области отрыва осуществляется в соответствии с параметрами внутреннего течения и длинами линий тока, измеряемыми от линии присоединения (растекания) [4, 5], Переходные процессы внутри области отрыва могут быть обусловлены также переносом турбулентности из внешних областей течения в окрестности передней кромки, подтверждение чему некоторые приводимые ниже экспериментальные факты. [c.75]

Одним из наиболее важных с практической точки зрения случаев распространения когерентного света через случайно-неоднородную среду является его распространение через турбулентную атмосферу. Для корректного описания этого процесса гауссова модель часто оказывается слишком грубой. В основе представлений об атмосферной турбулентности лежит теория Колмогорова. Согласно этой теории турбулентные вихри, обусловливаюш ие возниковение неоднородностей, можно характеризовать двумя масштабами внешним масштабом турбулентности и внутренним [c.107]

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]

К числу мепее изученных факторов следует отнести влияние масштаба турбулентности набегающего потока на положение точки перехода. Примером этого влияния могут служить приведенные на рис. 220 результаты опытов ) над пограничным слоем на эллиптическом цилиндре, расположенном под нулевым углом атаки в воздушном потоке, турбулизированном решетками, ноставле1И1Ымн впереди цилиндра на некотором от него расстоянии (размеры ячеек решетки приводятся па рисунке). Вихри, созданные стержнями решетки, перемещаясь вниз по потоку, разрушаются, образуя размытые области возмущенного движения, средние размеры которых представляют масштаб турбулентности. Масштаб турбулентности Ь поддается измерению, а отнощение его к линейному размеру обтекаемого тела, в данном случае меньшему диаметру эллипса О, наряду с интенсивностью турбулентности е служит характеристикой турбулентности набегающего потока. График на рис. 220 выражает связь между безразмерной величиной абсциссы точки перехода ламинарного слоя в турбулентный на поверхности эллиптического цилиндра и параметром Тэйлора ), представляющим произведение интенсивности турбулентности на корень пятой степени из отношения характерного размера тела О к масштабу турбулентности L. Из этого графика видно, что при малых значениях параметра Тэйлора внешние возмущения слабо влияют на размер ламинарного участка слоя здесь все определяется внутренней устойчивостью движения в слое. При сравнительно [c.676]

Интенсивное перемешивание слоев жидкости в гидравлическом прыжке, значительно превышающее интенсивность перемешивания в турбулентном потоке до прыжка и на сравнительно удаленном участке после прыжка, вызывает дробление крупных вихрей на более мелкие. Масштаб турбулентности в гидравлическом прыжке изменяется от внешнего масштаба, определяемо.го длиной пути перемешивания, до наиболее мелких масштабов, характеризуемых внутренним масштабом турбулентности, т. е. порядком тех расстояний, при которых делается существенным влияние вязкости. Переход от крупномасштабной к мелкомасштабной пульсации, начинающийся в зоне прыжка, полностью завершается за пределами гидравлического прыжка на после-прыжковом или, как иногда его называют, переходном участке /п.п. По исследованиям Т. Г. Войнича-Сяноженцкого, конец гидравлического прыжка определяется эпюрами скоростей, причем глубина в конце прыжка Л меньше глубины на послепрыжковом участке [c.324]

На рис. 78 приведен усредненный по всем спектрам рис. 75 частотный спектр флуктуаций амплитуды (1), соответствующий теоретический спектр (2) и спектр, полученный при измерениях мерцания наземного источника света (3). Спектр флуктуаций амплитуды для звука, так же как и для света, шире и ниже, чем теоретический спектр. Расплывание и уменьшение максимума спектра может быть объяснено флуктуациями скорости переноса неоднородностей по трассе. Можно объяснить также некоторый сдвиг спектра для света влево, а для звука — вправо от теоретического. Размер зоны Френеля для свота был порядка нескольких сантиметров, что уже близко к внутреннему масштабу турбулентности. Для зйука же, наоборот, размер зошл Френеля составлял 1 2м, т. е. уже был сравним с внешним масштабом турбулентности (в вашем случае средней высотой луча над землей). [c.425]

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]

Выясним теперь, на каких расстояниях начинает играть роль вязкость жидкости. Эти расстояния Хд определяют собой в то же время порядок величины масштабов наиболее мелкомасгитабных пульсаций в турбулентном потоке (эту величину называют внутренним масштабом турбулентности в противоположность внешнему масштабу Г). [c.152]

Рис. 17.39. Снимок поверхности диска, вращающегося в неподвижной жидкости. Поверхность диска была покрыта специальной краской. Получившаяся картина позволяет обнаружить область неустойчивости и место перехода лавшнарного течения в турбулентное в пограничном слое. По Грегори, Стюарту и Уокеру [ ]. Направление вращения диска против хода часовой стрелки. Число оборотов в минуту п=3200. Радиус диска 15 слс (рисунок дан в уменьшенном масштабе). В кольцеобразной области с внутренним радиусом Яг = 8,7 см и внешним радиусом Да= =10,1 см образуются стоячие вихри. Внутренний радиус этой области дает йтав

Эквивалентность закона двух третей и закона пяти третей совершенно очевидна в идеализированном случае локально изотропной турбулентности с бесконечно большим внешним масштабом L и равным нулю внутренним масштабом т). Этому случаю отвечает локально изотропное поле скорости, имеющее степенные структурные функции D i г) — и Одгдг (г) — а следовательно, и степенной спектр E k) - Идеализированная модель турбулентности с L — O а Т1 = 0 очень удобна также для выяснения связи между постоянными С, С,, и самом деле, здесь функции ф( ). f и ф2( ) цра всех даются формулами (21.24), и из формул [c.326]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...