Подобие течений динамическое

При дальнейшем увеличении скорости течения структурных жидкостей устанавливается турбулентный режим движения. Результаты отечественных и зарубежных исследований достаточно подробно приводятся в книгах [ 14, 35, 47]. Коэффициент теплоотдачи при движении и теплообмене вязкопластичных жидкостей можно определять из уравнений подобия, применяемых для характеристики теплообмена ньютоновских жидкостей. Только в этом случае при вычислении чисел подобия вместо динамической вязкости ц следует вводить эффективную вязкость т]. Тогда выражения чисел подобия примут следующий вид [c.305]

Величина Re безразмерна и называется числом Рейнольдса в честь английского физика и инженера Осборна Рейнольдса, известного своими трудами по теории динамического подобия, течению вязкой жидкости, теориям турбулентности и смазки. [c.108]

Для двух течений, динамическое подобие которых определяется равенством чисел Рейнольдса, мы можем определить отношения или масштабы скорости, времени, силы и всех других получаемых при их помощи величин следующим образом. [c.157]

В системе со свободной поверхностью давление (измеренное по отношению к окружающему атмосферному давлению) в какой-либо точке жидкости не может быть изменено произвольно, без того, чтобы это не сказалось также на геометрии свободной ловерхности. Поэтому прием, позволивший в предыдущем пункте исключить гравитационный член, используя понятие динамического давления, для течений со свободной поверхностью не применим. (Строго говоря, это относится и к течениям с кавитационными полостями.) Таким образом, для точного динамического подобия течений со свободной поверхностью необходимо равенство как чисел Рейнольдса, так и чисел Фруда. [c.160]

Для динамического подобия течений сжимаемого газа требуется равенство как чисел Рейнольдса, так и чисел Маха, а также равенство отношений удельных теплоемкостей к. [c.167]

Нельзя отрицать ценности метода анализа размерностей в тех многочисленных случаях, когда динамическое подобие течений не вызывает сомнений. Этот метод позволяет также [c.108]

Основное значение числа кавитации обусловлено тем, что оно является критерием динамического подобия условий течения, при которых происходит кавитация. Поэтому его применимость ограничена рядом факторов. Для полного динамического подобия течений в двух системах необходимо, чтобы влияние всех физических параметров выражалось одними и теми же соотношениями. Поэтому даже при идентичных термодинамических и химических свойствах и одинаковой форме твердых границ без учета влияния примесей, содержащихся в жидкости, для динамического подобия необходимо, чтобы влияние вязкости, сил тяжести и поверхностного натяжения выражалось одним и тем же соотношением в обоих случаях кавитации. Другими словами, заданное условие кавитации воспроизводится точно только в том случае, когда числа Рейнольдса, Фруда, Вебера и т. д., а также число кавитации К имеют определенные значения, соответствующие единому соотношению между ними. Более того, поскольку основное течение в простых системах зависит от формы твердых границ, а в сложных системах — от формы границ и их относительного движения, для подобия необходимо, чтобы направление основного течения относительно твердых границ удовлетворяло определенным условиям. [c.67]

Рис. 48. Динамическое подобие течений различных изотермических сред в трубах

Существование двух резко различающихся типов течений — ламинарных и турбулентных — было замечено еще в первой половине XIX века, но теория турбулентности появилась только вместе с замечательными работами Осборна Рейнольдса (1883, 1894). В этих работах он уделил основное внимание условиям, при которых ламинарное течение жидкости в трубах превращается в турбулентное, и установил общий критерий динамического подобия течений вязкой несжимаемой жидкости. В отсутствие внешних сил таким критерием является, кроме геометрического подобия, совпадение значений так называемого числа Рейнольдса Re = IУL/v, где V и L — характерные масштабы скорости и длины в рассматриваемом течении, а V — кинематический коэффициент вязкости жидкости. С динамической точки зрения число Ке может быть интерпретировано как отношение типичных значений сил инерции и сил вязкости, действующих внутри жидкости. Силы инерции, вызывающие перемешивание различных объемов жидкости, движущихся по инерции с разными скоростями, осуществляют (в трехмерной турбулентности) передачу энергии от крупномасштабных компонент движения к мелкомасштабным и тем самым способствуют образованию в потоке резких мелкомасштабных неоднородностей, свойственных турбулентным течениям. Силы вязкости, наоборот, приводят к сглаживанию мелкомасштабных неоднородно- [c.10]

При соблюдении геометрических, динамических и тепловых условий подобия можно получить данные на стадии проектирования по гидродинамическому сопротивлению, температурным полям твэлов, провести оптимизацию их геометрических размеров, определить режимы течения. Условием подобия для сия трения и сил инерции газового теплоносителя является равенство чисел Re для модели и натуры [c.47]

Условие динамического подобия двух течений, очевидно, выполняется в том случае, когда значения соответственных сил, приложенных к модели и натуре, отличаются в одно и то же [c.76]

Динамическое подобие выражается постоянством отношений сил одинаковой природы, действующих в сходственных точках кинематически подобных машин. В гидродинамических передачах основными являются силы инерции, давления и трения. Как известно, критериями подобия в это случае будут числа Эйлера и Рейнольдса [3, 111. Если течение жидкости в проточной части машин находится в области автомодельности (см. 5.5.4), то для соблюдения подобия достаточно сохранения постоянным числа Эйлера. [c.230]

В теории подобия различают геометрическое подобие являющееся подобием границ областей течений, кинематическое подобие, под которым подразумевают подобие полей местной скорости, и динамическое подобие, являющееся подобием сил. Дадим более полное их определение. [c.118]

Из изложенного следует, что параметр Л1 зависит главным образом от конфигурации граничных поверхностей, но в определенных условиях и от числа Re. Для геометрически подобных сопротивлений при одинаковых числах Re значения будут одинаковы. При малых числах Re второй член правой части формулы (6.20), т. е. Лl/Re, играет определяющую роль в величине с. но при возрастании Re этот член становится малым, и, следовательно, число Re и вязкость перестают влиять на значение Сс при Re - оо с кв- Величина как видно из формул, определяется характером распределения безразмерного давления по внутренней боковой поверхности местного сопротивления или местным числом Ей. Число Эйлера может зависеть от Re, однако с возрастанием последнего значения Ей стабилизируются и определяются только геометрическими параметрами сопротивления и граничными условиями. Поэтому при больших числах Re, когда силы вязкости практически не влияют на сопротивление, динамическое подобие, а следовательно, одинаковые значения (. обеспечиваются только геометрическим подобием и одинаковыми граничными условиями. Верхней границей такого режима течения на участке сопротивления является значение числа Re, при котором в потоке вследствие больших скоростей возникает кавитация и происходит перестройка структуры течения, а значит, Ц/распределения давления. [c.146]

Динамическое подобие будет существовать при подобии режимов движения жидкости в проточной части турбомашин, что выражается в равенстве чисел Рейнольдса для всех сходственных сечений. Если течение жидкости в проточной части турбомашин происходит в области автомодельности (см. 6, гл. IV), где потери напора зависят не от числа Рейнольдса, а от относительной шероховатости, то при одинаковых относительных шероховатостях для соблюдения полного подобия достаточно кинематического подобия. [c.236]

Итак, соотношение толщин динамического, теплового и диффузионного пограничных слоев и характерного размера тела полностью определяется четырьмя безразмерными критериями — числами Рейнольдса, Прандтля, Шмидта (или Льюиса). Эти критерии, наряду с числом Маха, определяющим газодинамическую картину течения, называются также параметрами подобия. При одинаковых значениях соответствующих критериев в двух различных вариантах обтекания явления окажутся подобными. [c.39]

Равновесным пограничным слоем называют слой, в котором профили скорости и(х, у) на определенных отрезках продольной координаты X подобны по форме и отличаются только масштабами скорости и длины. Показателями динамического подобия являются автомодельные распределения средней скорости и рейнольдсовых касательных напряжений. Такие пограничные слои могут устанавливаться на плоской пластине и в потоках с продольными градиентами давления при определенных законах изменения скорости внешнего потока в направлении течения. [c.181]

МЕТОДЫ ВЫВОДА ОБОБЩЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ. НЕКОТОРЫЕ УСЛОВИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ПОДОБИЯ ПРИ ТЕЧЕНИИ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД [c.58]

Как бьшо показано в подразд. 4.2, для динамического подобия двух потоков необходимо обеспечить равенство чисел Рейнольдса Re. Но следует учитывать, что лопастные насосы работают при турбулентном течении в области автомодельности (при больших числах Re), когда для обеспечения полного подобия потоков достаточно наличия геометрического и кинематического подобий (см. подразд. 5.3). [c.231]

В цилиндрическом насадке с острой входной кромкой минимальное давление, как уже отмечалось, достигается в сжатом сечении струи в вихревой зоне, находящейся вблизи стенки насадка. Следовательно, именно в этой области начинает образовываться кавитационная зона - каверна, заполненная паром или газом. Кавитация начинается у стенок насадка, вблизи узкого сечения. В центральной части потока в это время видимой кавитации не наблюдается. Центральная часть потока (ядро потока) в начальных стадиях кавитации движется в виде свободной струи, окруженной смесью пара и жидкости. По мере увеличения скорости истечения при постоянном противодавлении либо при уменьшении противодавления (при постоянной скорости истечения) происходит расширение кавитационной зоны. Она распространяется по длине насадка вниз по течению. Длина зоны каЕ (тации характеризует степень развития кавитации в потоке. Критерием динамического подобия условий кавитационного течения является число кавитации х в некоторых случаях кавитация зависит также от чисел Рейнольдса и Вебера [17]. Изменять величину числа кавитации можно за счет скорости истечения, противодавления р2, а также за счет давления насыщенных паров. [c.113]

В Изложенном обсуждении динамического подобия подразумевалось использование отношений (масштабов) длин, времен, масс и сил для двух течений. Важно 150 [c.150]

Для того чтобы более надежным и общим -путем определить как необходимые, так и достаточные условия динамического подобия, целесообразно рассмотреть динамические уравнения движения жидкости, выведенные в гл. 6 и представляющие развернутую запись второго закона Ньютона. Они отличаются от исходного положения выполненного здесь анализа [уравнения (7-6)] тем, что индивидуальные поверхностные и объемные силы выступают в уравнении движения жидкой среды в виде отдельных членов. Условия, при которых достигается динамическое подобие двух течений, получаются в результате записи динамических уравнений движения в безразмерной форме и приравнивания числовых коэффициентов в обеих системах. Поэтому мы преобразуем [c.152]

Из изложенного видно, что условия динамического подобия могут быть получены из динамических уравнений движения, которые соответствуют изучаемому течению (или гидродинамической системе). [c.168]

Чем больше количество отдельных сил, требующихся для описания течения, тем меньше возможностей для независимого выбора параметров проектируемых динамически подобных моделей. При выборе безразмерных критериев, которые должны использоваться для установления динамического подобия, необходимо обращать особое внимание на относительную важность отдельных сил в формировании общей картины течения. В табл. 7-1 перечислены эти силы и указаны их отношения к силе инерции. [c.168]

Динамическое подобие. В этом пункте мы будем считать, что читатель знаком с обычной инженерной трактовкой понятия динамического подобия, и постараемся четко изложить математические принципы, лежащие в основе рассматриваемого вопроса. Заметим, что понятие динамического подобия принадлежит Стоксу. В его работе о движении маятника в тормозящей жидкой среде ) не только впервые было сформулировано понятие динамического подобия, но и в первый раз фигурировала комбинация параметров течения, носящая сейчас название числа Рейнольдса. [c.104]

При обычном инженерном изложении понятия о динамическом подобии оба течения сводятся к одному и тому же безразмерному течению. Сформулированное здесь определение нам кажется более ясным и четким. [c.105]

Этот результат означает, что одного геометрического подобия двух областей течений недостаточно для динамического подобия этих течений. [c.105]

Полученное выще условие не является единственным следствием динамического подобия. Легко убедиться, что соотношение (36.5) между 5 и 5 не должно зависеть от величины р (в противном случае оба течения представляли бы собой движения несжимаемой жидкости). Например, в случае совершенного газа соотношение (36.5) сводится к соотношению [c.106]

В приложениях (например, при экспериментах в аэродинамической трубе) добиваются того, чтобы области течений были геометрически подобны и приведенные скорости у/с и с были согласованы в одной точке Р. При этих обстоятельствах динамически подобные течения являются теоретически возможными, если соотношение (36.5) выполняется. Возникает вопрос, будут ли такие течения реализованы в действительности. Ясно, что мы можем быть в этом уверены только тогда, когда течение единственным образом определяется условием, заданным в точке Р. Как будет показано ниже, теорема единственности справедлива по крайней мере в случае дозвукового обтекания препятствия при заданном состоянии потока на бесконечности (см. п. 46). Однако в действительности при экспериментах в аэродинамической трубе ситуация сильно усложняется действием различного рода посторонних факторов, так что вопрос о динамическом подобии следует решать — по крайней мере частично — исходя из опытных данных. [c.106]

Эти результаты, как станет ясно из приведенного ниже анализа, играют большую роль в теории динамического подобия. Рассмотрим непрерывные дозвуковые обтекания двух геометрически подобных профилей потоками двух совершенных газов с одним и тем же показателем адиабаты. Предположим также, что числа Маха М и величины относительных циркуляций Т и для этих потоков совпадают (второе условие можно опустить, если профили имеют острую заднюю кромку). Тогда из сформулированной выше теоремы следует, что эти два течения являются динамически подобными. [c.141]

Уравнение (7-18) имеет одинаковые решения для двух геометрически подобных течений, если безразмерные коэффициенты для этих двух течений численно равны. Отсюда можно сделать вывод, что общим требованием для динамического подобия течений несжимае- [c.155]

В заключение остановимся на общей проблеме установления подобия гидродинамических процессов с помощью уравнений Навье — Стокса. Как известно, вопросы подобия в простейших задачах прочности рассматривал в своих Беседах еще Г. Галилей (1638), а более общий критерий динамического подобия сформулирован в Началах И. Ньютона (1687). В теории теплоты принципом подобия широко пользовался Ж. Фурье. Однако анализ обпщх уравнений гидродинамики с точки зрения подобия не производился сколь бы то ни было систематически, по-видимому, вплоть до середины XIX в., когда Дж. Г. Стокс (1851) попытался сформулировать обпще принципы динамического подобия течений. Более подробно такой анализ был проведен в 1873 г. Гельмгольцем, который использовал некоторые свои результаты и для непосредственного пересчета различных экспериментов. Но и эта работа не определила, по существу, всестороннего внедрения методов подобия в гидродинамику. Этот процесс проходил весьма медленно, теоретические дискуссии об основах метода подобия и размерности развернулись в начале XX в., а практическое внедрение, например числа Рейнольдса, в инженерные расчеты завершилось лишь в конце первой четверти XX в. [c.73]

Гидродинамически подобными являются течения, в которых выполняются одновр еменно условия геометрического, кинематического и динамического подобия. [c.77]

Критерии подобия определяют относительное влияние как действующих в потоке сил, так и происходящих в потоке процессов переноса (папомним, что при течении вязкой теплопроводящей жидкости имеют место перенос импульса вследствие вязкости и перенос теплоты за счет теплопроводности). Критерии подобия устанавливают, далее, динамическое или кинематическое подобие, суть которого состоит в том, что при одинаковом значении со- [c.368]

Безразмерные критерии динамического подобия могут быть определяющими и неопределяющими. Определяющими являются критерии, составленные из физических величин (или из их средних значений), входящих в условия однозначности другими словами, все величины, входящие в определяющий критерий, задаются тем или иным способом в условиях задачи, например, на границе рассматриваемой области течения или в характерных ее точках. Критерии, не отвечающие этому требованию, [c.388]

Из этих уравнений можно получить следующие критерии подобия Fo = arjl — критерий тепловой гомохронности (число Фурье), характеризующий связь скорости изменения температурного поля со свойствами и размерами тела Ре = Ке/а- критерий теплового подобия (число Пекле), отношение теплосодержания потока в осевом направлении к тепловому потоку в поперечном направлении Рг = vja = Ре/Л — критерий подобил температурных и скоростных полей (число Прандтля) Но = Ft//- критерий гидродинамической гомохронности (число Струхаля), характеризующий изменение поля скоростей течения во времени Fr =V lgl- критерий гравитационного подобия (число Фруда), отношение сил инерции и тяжести в потоке Re = Vl/v — критерий режима движения (число Рейнольдса), характеризует отношение сил инерции вязкого трения Ей = AplpV — критерий подобия полей давления (число Эйлера), связывает перепады статического давления и динамического напора. [c.164]

Основной принцип динамического подобия может быть сформулирован как требование того, чтобы в двух системах с геометрически подобными границами течения были теометрически подобны в соответствующие моменты времени. Поэтому все индивидуальные силы, действующие на соответствующие элементы жидкой среды, должны быть в одном и том же отношении в этих двух системах. Индивидуальные силы, действующие на элемент жидкости, могут быть либо объемными, как, например, сила тяжести в гравитационном ноле, либо поверхностными, возникающими из-за градиентов давления, вязких касательных напряжений или поверхностного натяжения. Результирующие силы, или силы инерции, в таких двух системах должны подчиняться тому же самому отношению сил, что и любая из индивидуальных сил. Из требования одинаковости масштабного отношения для сил следует, что силовые многоугольники для соответствующих элементов среды должны быть геометрически подобны. Этот принцип можно проиллюстрировать следующим примером. [c.150]

Рассмотрим движение несжимаемой жидкости с постоянной вязкостью в поле силы тяжести. При этом мы будем иметь в виду такие течения жидкостей и газов, для которых сжимаемость среды несущественна. Условия динамического подобия двух течений можно получить, залисав уравнения Навье — Стокса в безразмерной форме. Возьмем первое из уравнений Навье — Стокса для несжимаемой жидкости (6-28) [c.153]

В некоторых течениях со свободной поверхностью действие вязкости весьма мало по сравневию с проявлениями силы тяжести. Примерами служат волновое движение на свободный поверхности и течение через водосливы, упомянутое в гл. 6 (рис. 6-8, 6-9 и 7-2). Водослив, рассматривавшийся в примере 7-1, тоже иллюстрирует случай, когда различия во влияний трения вносят лишь малые изменения в динамическую картину течения. При экспериментальном исследовании течений со свободной поверхностью такого типа общепринято требовать подобия только по числу Фруда. Поправки на влияние вязкости могут быть сделаны, если необходимо, путем использования моделей различных масштабов и экстраполяцией результатов на масштаб моделируемого объекта. Трудность возникает при выяснении вопросов о том, не становятся ли вязкие эффекты слишком важными на малых моделях. Этим устанавливается нижний предел размера модели например, течение в модели не должно становиться ламинарным, если течение в натуре турбулентно. [c.161]

Теория размерностей и динамическое подобие. Некоторые из приведенных выше результ.птов можно получить простым анализом размерностей. Например, тот факт,- что в соответствуюших точках динамически подобных течений величина q принимает равные значения, становится очевидным, если заметить, что все члены, входящие в уравнения движения, имеют одинаковую размерность. Имеет место и более общий результат если предположить, что существуют два динамически подобных течения и что все параметры этих течений единственным образом определяются состоянием течения в некоторой точке Р, то любые безразмерные комбинации параметров течений в соответствующих точках совпадают, так как они являются функциями только от значения числа Маха в точке Р. Доказательство проводится обычными методами теории размерностей. Существенным препятствием применению результатов теории размерностей является, однако, необходимость априорного предположения динамического подобия рассматриваемых течений О- С этой точки зрения развитая выше теория динамического подобия представляется более ценной, так как она позволяет получить необходимые а достаточные условия существования динамически подобных течений 2), [c.108]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...