Структура турбулентного потока локальная

Эта разность векторов скоростей в статистической теории турбулентности А. И. Колмогорова принимается в качестве исходной кинематической характеристики локальной структуры турбулентного потока. Пользуясь ею, можно составлять при помощи операции осреднения по времени статистические характеристики локальной турбулентности. [c.101]

Характер течения в переходной области пограничного слоя имеет общие черты с переходными явлениями в трубах. Так, наблюдалось, что турбулентность возникает в ограниченных зонах в виде локальных турбулентных пятен, за пределами которых поток сохраняет ламинарную структуру. Турбулентные пятна распространяются вниз по течению и образуют явление перемежаемости, аналогичное тому, какое встречается на переходных [c.398]

Подстановка выражений (10-44) в уравнения пограничного слоя для осредненного движения приводит к обыкновенному дифференциальному уравнению с решениями, удовлетворяющими условию постоянства потока количества движения только при / (х — x,) и ио-ч-(х—х ) (это строго выполняется при (Ы1 и)<М1]. В автомодельном потоке этой категории структура турбулентной вязкости и распределения осредненной скорости развивается естественным путем, самопроизвольно, из автомодельных форм на значительном расстоянии вверх по потоку члены в уравнениях движения и энергии, выражающие конвективный перенос осредненным движением соответствующих свойств, имеют тот же порядок величины, что и члены, выражающие локальные эффекты, такие как градиент касательного напряжения или величина порождения энергии турбулентных пульсаций. [c.343]

Турбулентные потоки диффузии и тепла в развитом турбулентном потоке. Выражение для объемной скорости возникновения полной энтропии ) упрощается для важного случая локально стационарного состояния развитого турбулентного поля, когда в структуре турбулентности существует некоторое внутреннее равновесие, при котором производство энтропии турбулизации примерно равно ее стоку. Как показывают измерения бюджета энергии [c.224]

Теплообмен в шахматных поперечно-омываемых пучках труб при турбулентном течении изучен достаточно полно [18—34] в широком диапазоне поперечных и продольных Si=s /d шагов ]> 1.13 4 > > 1.075), что является удовлетворительным для потребности практики. При обобщении опытных данных были использованы результаты работ различных авторов, что, с одной стороны, увеличивает обш ность аппроксимирующих зависимостей, а с другой, — включает в рассмотрение погрешности, свойственные различным методам (метод локального моделирования, метод регулярного режима, дискретное определение температуры поверхности и т. д.). Недостаточно исследованной оказалась область шагов труб ( 3 и б сСО-Э), т. е.. область, переходная от шахматных к коридорным пучкам. В настоящем разделе приводятся дополнительные данные для этой области и на базе изучения структуры потока сделана попытка детального обобщения опытного материала с учетом большой актуальности этой проблемы для различных отраслей техники. [c.19]

При изменении угла атаки а возможны две структуры обтекания локальный отрыв и отрыв потока с подветренной стороны конуса. Для первой характерно наличие лишь местного (локального) отрыва потока, вызванного щитком, а для второй - существование внешнего отрывного течения на всей подветренной стороне поверхности конуса, когда щиток целиком расположен в этой зоне отрыва. Вид структуры обтекания зависит не только от угла атаки, но и от режима течения в пограничном слое (ламинарный или турбулентный), числа набегающего потока, угла конуса, степени его затупления, геометрических размеров и местоположения щитка. [c.172]

Для турбулизированных пристеночных течений введение дополнительных эмпирических функций в коэффициенты модельных уравнений позволило получить согласованные численные результаты с экспериментальными данными [14-16] для описания переходной структуры потока в пограничном слое при изменении от малых до больших значений локальных турбулентных чисел Рейнольдса. Возможность использования модифицированной квазистационарной модели при высокой интенсивности турбулентности и гармонических колебаниях скорости внешнего потока для расчета характеристик течения неустановившегося пограничного слоя на плоской пластине показана в [17]. [c.83]

Работы по исследованию локальных турбулентных характеристик двухфазных течений при кольцевой и расслоенной структурах потока в последние годы ведутся в ряде академических и отраслевых институтов страны, включая ВНИИГАЗ. Это направление исследований гидродинамики смесей находится в самом начале своего развития. [c.226]

Структура турбулентного потока локальная 504 Струхоля число 107 Струя ламинарная тонкая 282 [c.517]

Эта разность векторов скоростей (9.4) как раз и принимается в статистической теории турбулентности А. Н. Колмогорова в качестве исходной кинематической характеристики так называемой локальной структуры турбулентного потока. Из этой разности векторов скоростей составляются затем с помощью операции осреднения по времени статистические характеристики локальной турбулентности, аналогичные моментам связей проекции векторов скоростей пульсаций в двух точках, введённым впервые в цитированной выше работе Л. В. Келлера и А. А. Фридмана и широко используемым в работах Л. Г. Лойцянского 1), Л. И, Седова ) и др. При выводе общих уравнений турбулентности Рейнольдса в 3 и в последующих параграфах в качестве исходной кинематической характеристики турбулентности был принят вектор пульсации в виде разности истинного вектора скорости и вектора скорости осреднённого течения в одной и той же точке, т. е. [c.504]

Только в самое последнее время появились попытки использования -экспериментальных материалов по статистическому изучению внутренней структуры турбулентного потока в пограничном слое. В частности, на -основании статистической обработки этих материалов стараются установить связь между величинами, выражающими диссипацию энергии турбулентных пульсаций, ее конвективный перенос и другие локальные статистические осредненные характеристики микроструктуры турбулентного пограничного слоя, с его макрохарактеристиками. Эти дополнительные Ч1вязи должны в какой-то мере заменить недостающие уравнения турбулентного пограничного слоя и сделать методы его расчета более убедительными. Сейчас еще трудно говорить о результатах этого направления, но сами по себе исследования, обращающиеся в глубь явлений, происходящих в турбулентном пограничном слое, и объединяющие полуэмпирические методы со статистическими, являются многообещающими. [c.538]

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]

Понятие локальное число Рейнольдса в формуле (3.4) связано со структурой пристенного турбулентного движения, т.е. оно характеризует не весь поток, а локальные свойства турбулентного движения. Число Рейнольдса, например, выраженное через радиус трубы, характеризует весь поток при этом в пределах потока локальные (местные) числа Рейнольдса могут быть равны или меньше интегрального (общего) числа Рейнольдса, и при этом локальные свойства потока в рассматриваемой точке остаются турбулентными. Переход от турбулентного ядра в вязкий подслой происходит при определенном числе Рейнольдса, намного меньшем общего числа Рейнольдса всего потока. О существовании собственного числа Рейнольдса вязкого подслоя пристенного турбулентного движения С. С Кутателадзе предположил еще в 1936 году /125/. Это число им рассматривалось как минимальное критическое число Рейнольдса, при котором любые возмущения, проникающие в вязкий подслой со стороны турбулентного ядра, не могут развиваться и затз хают при движении к стенке. К такому же выводу пришли К. К. Федяевский /234/ и И. К. Никитин /164/. Это утверждение является подтверждением модельного плавного перехода от турбулентного режима движения к ламинарному, рассмотренного в начале этой главы. [c.62]

Течение в переходной области пограничного слоя аналогично течению в переходной области в трубах. Так, наблюдалось, что турбулентность возникает в ограниченных зонах в виде локальных турбулентных пятен, за пределами которых поток сохраняет ламинарную структуру. Турбулентные пятна распространяются вниз по течению и прив-адт к перемежаемости, аналогичной той, которая имеет место нг аереходных режимах в трубах. Наряду с этим на переходных у хтках происходит обмен жидкими объемами между внешним потоком и пограничным слоем через его внешнюю границу, что обусловливает другой тип перемежаемости. [c.363]

Большие успехи в деле изучения турбулентности были достигнуты в СССР благодаря работам А. Н. Колмогорова, М. Д. Миллионщикова, А. М. Обухова и других см., например Колмогоров А. H., Локальная структура турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости при очень больших числах Рейнольдса. Доклады Акад. Наук СССР, т. XXX (1941), №4 Колмогоров А. H., Вырождение изотропной турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости. Доклады Акад. Наук СССР, т. XXXI (1941) Миллионщиков М. Д., Вырождение однородной изотропной турбулентности в вязкой несжимаемой жидкости. Доклады Акад. Наук СССР, т. XXII (1939), №5 Обухов А. М., О распределении масштаба турбулентности в потоках произвольного сечения. Прикл. мат. и мех., т. VI (1942), №2-3 Минский Е. М., О пульсациях скорости при вполне установившемся течении. Журнал техн. физ., 1940, вып. 19 Ландау Л., К проблеме турбулентности. Доклады Акад. [c.160]

Теория гиперзвукового турбулентного следа, разработанная Лизом и Хромасом [6], касается главным образом процесса смешения, который определяет скорости диффузии и охлаждения следа за тупым телом при термодинамическом равновесии. В атой теории рассматривается структура следа за тупыми телами и предлагается упрощенная схема течения во внешней и внутренней частях следа. Граница между этими частями следа считается бесконечно тонкой и предполагается, что расширение границы внутреннего следа зависит только от градиента и величины энтальпии. Кроме того, рассматриваются два предельных вида турбулентной диффузии 1) турбулентность, обладающая локальным подобием , при котором поток в каждом сечении ведет себя как участок автомодельного турбулентного следа с малой скоростью, и коэффициент диффузии пропорционален местной потере количества движения или сопротивлению внутреннего следа на данном участке 2) замороженная диффузия, при которой коэффициент турбулентной диффузии зависит только от начального значения коэффициента сопротивления внутреннего следа в области горла. Если коэффициент диффузии известен, то можно проинтегрировать уравнения турбулентной диффузии для энтальпии и массовой концентрации. Были рассчитаны частные случаи нарастания внутреннего турбулентного следа и проведено сравнение с экспериментальными данными. Кроме того, рассчитан типичный [c.169]

Для локально-стационарного состояния турбулентного поля, когда в структуре турбулентности существует некоторое внутреннее равновесие, получены соотношенш Стефана-Максвелла для многокомпонентной диффузии и соответствующее выражение для потока тепла в турбулизованном континууме. Данные соотношения наиболее полно описывают тепло- и массообмен в многокомпонентной турбулизованной среде, хотя, в силу ограниченности экспериментальных данных по коэффициентам турбулентного переноса, приходится использовать упрощенные модели. [c.234]

На рис. 7.1.2 приведены результаты измерений локальной структуры турбулентного газожидкостного вертикального восхо-дяш,его потока. Видно, что в пузырьковом режиме ( = 0,044 и 0,091), соответствуюш,ем аномально высокому трению, профиль концентрации газа около стенки имеет ярко выраженный пик, во много раз превышающий газосодержание в основном потоке, а профиль скорости жидкости более заполнен и имеет больший градиент скорости около стенки, чем в случае однофазного движения. При Р = 0,45, соответствующем снарядному режиму, профили концентрации газа и скорости жидкости — параболические с максимумами на оси канала, причем профиль скорости менее заполнен , чем в однофазном течении. В режиме перехода от пузырькового режима к снарядному возможно появление двух максимумов газосодержания у стенки, где концентрируются мелкие пузырьки, и в центре трубы, где проходят газовые пузырьки гораздо большего размера. [c.174]

Работы Колмогорова послужили основой всего последующего развития теории локальной структуры турбулентности и ее приложений в 40-х и 50-х годах текущего столетия. За этот период была изучена локальная структура не только поля скорости, но и полей концентрации пассивных примесей и температуры (включая случай температурно-стратифицированной тяжелой жидкости, в котором, благодаря появлению архимедовых сил, температуру уже нельзя считать пассивной примеськ ), давления и турбулентного ускорения. Полученные сведения о статистических свойствах мелкомасштабных компонент турбулентности нашли приложение к задачам об относительном рассеянии частиц и дроблении капель в турбулентной среде, об образовании ветровых волн на поверхности моря, генерации магнитного поля в турбулентном потоке проводящей ток жидкости и распределении неоднородностей электронной плотности в ионосфере, о пульсациях коэффициента прело.мления в атмосфере и создаваемых ими рассеянии и флюктуациях параметров распространяющихся электромагнитных волн и к ряду других интересных задач. [c.24]

Рассмотрено численное моделирование течения газа, структуры потока, локальных коэффициентов трения, профильных потерь и угла выхода потока в плоских турбинных решетках с использованием двухмерных уравнений Рейнольдса. Для нахождения характеристик турбулентности использована двухпараметрнческая дифференциальная <5г-а>-модель турбулентности. Выявлена структура потока за выходной кромкой решетки. Расчетные значения локального давления газа и коэффициента трения на контуре профиля, профильных потерь и угла выхода потока сопоставлены с экспериментальными данными на трансзвуковой сопловой решетке при обтекании с различными величинами приведенной скорости газа за решеткой и относительного расхода выдуваемого воздуха. [c.12]

Несмотря на определенное восполнение наших знаний о флюидных дисперсных потоках, последние нуждаются в специальных и всесторонних исследованиях. В первую очередь важно детально выяснить качественные изменения в структуре системы. Здесь при повышенных концентрациях необходимо в новых условиях вернуться к проблеме возможного вырождения турбулентности несущей среды, к задаче о распределении локальной и средней истинных концентраций, к необходимости оценить вид и значение критического и оптимального обобщающего критерия (включающего и соответствующие концеИтрации), к методам расчета аэродинамического сопротивления и реологических свойств системы и пр. Иначе говоря, лишь знание гидромеханических свойств флюидных потоков позволит надежно и на основе достаточно общих закономерностей вести их расчет в качестве массо- и теплоносителей. Важность этих задач определяется тем, что именно здесь возможно 264 [c.264]

Очень серьезный вопрос возникает при формировании безразмерных комплексов для турбулентных режимов течения. Как было сказано, вводя в описание процесса осредненные по времени локальные значения скоростей, температур, давлений и других пульсирующих величин, мы получаем незамкнутую систему уравнений. Соответственно, перечни комплексов (4-35) и (4-36) оказываются неполными — в них принципиально необходимо включать дополнительно некие безразмерные характеристики турбулентности. Однако ни теория турбулентности, ни существующие экспериментальные методы (применение турбулиметров) не дают пока оснований для создания подобных характеристик, в особенности таких, которые получили бы простое и повсеместное применение. Поэтому учет турбулентной структуры потока имеет только качественный характер или же производится косвенными путями. [c.97]

Теория опирается на следующую основную гипотезу основная роль случайных турбулентных пульсаций в потоке со сдвигом состоит не в непосредственном и локальном переносе осредненного импульса, как предполагалось в классических теориях, а в порождении сильной трехмерной неустойчивости структуры подслоя, которая была обнаружена Клайном и его сотрудниками. Эта неустойчивость в свою очередь вызывает быстрое разрушение структуры потока в подслое, которое повторяется во времени и пространстве на всей поверхности, обтекаемой турбулентным пограничным слоем. Для простоты это явление рассматривается в виде следующей модели имеется правильная система областей, в которых происходит разрушение структуры подслоя и которые более или менее равномерно расположены на поверхности. Эта система движется вниз по потоку с характерной скоростью, равной скорости перемещения турбулентных возмущений в слое (т. е. примерно 80% скорости вне пограничного слоя). [c.301]

Для того чтобы обсудить возможность применения предлагаемой теории к проблеме управления турбулентным пограничным слоем, полезно рассмотреть схематическую диаграмму энергии потока, показанную на фиг, 16, а. Предложенная модель иристен-ной турбулентности предполагает, что основная энергия, яв.1[яю-щаяся источником движения системы (т. е. градиент давления в случае течения в трубе и кинетическая энергия осредненного движения в случае течения в пограничном слое), передается сначала упорядоченному крупномасштабному низкочастотному нестационарному движению (первичному движению), которое может быть отнесено к классическому случаю движения крупных вихрей. Это первичное движение включает носледовательность согласованных и быстрых, подобных струям, выбросов, которые порождаются локальной неустойчивостью в структуре подслоя. Движение менаду последовательными выбросами определяется вязкими напряжениями и характеризуется медленным возвращением потока к стенке. Первичное движение нельзя считать турбулентным в общепринятом смысле этого слова. Скорее оно ближе к хорошо известной фор- [c.317]

Термическое сопротивление струйного ядра потока пренебрежимо мало по сравнению с термическим сопротивлением пограничного слоя при Рг=0.7, и закономерность локального теплообмена в пучках отражает структуру пограничного слоя. Используем для анализа структуры пограничного слоя в пучках величину п как индикатор структуры. При этом следует иметь в виду, что влияние турбулентности сказывается в основном на точке перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, а на величину п оно небольшое как в ламинарной, так и в турбулентной областях (хотя общий уровень теплообмена повышается). Значения параметра п были подсчитаны исходя из эпюр Ки=/(ф, Ке). На рис. 1.9 приведены п для различных рядов пучка. Из графиков видно, что характерные особенности устанавливаются со 2-х и 3-х рядов и в дальнейшем для глубинных рядов сохраняются. Как известно, для одиночного цилиндра при ср=0 п=0.5, при ср=180° п=0.8, т. е. характер омывания в этом случае совпадает с условиями омывания 1-го ряда пучка. Для глубинных рядов труб характер пограничного слоя существенно меняется. Наиболее консервативной является область передней критической точки шахматного пучка, где пограничный слой в докритической области чисел Ке остается ламинарным для всех рядов. Характер омывания в области задней критической точки меняется, и пограничный слой ламинаризируется. Для коридорного пучка в области задней критической точки в глубинных рядах пограничный слой становится ламинарным, по-видимому, вследствие резкого изменения уровня скоростей (местных чисел Ке) в застойной области между трубами. В области же передних критических точек, наоборот, пограничный слой становится турбулентным вследствие интенсивной турбулизации. Все эти выводы сделаны для пучка с 15 1=6. 2=2, [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...