Вихри крупномасштабные

В момент возникновения турбулентные вихри имеют крупные размеры и низкие частоты пульсаций. В дальнейшем происходит перенос этих вихрей потоком, их разрушение, рост частоты пульсаций. Крупномасштабные вихри несут основную долю энергии пульсационного движения, которое передается вихрям малого размера. В последних кинетическая энергия турбулентности переходит в теплоту в результате вязкого трения. Распределение энергии пульсаций по частотам носит название энергетического спектра пульсаций. Имеются и другие более сложные параметры, характеризующие микроструктуру турбулентного потока [4]. [c.257]

За точкой отрыва пограничный слой трансформируется в отрывное течение, характеризуемое сильной неустойчивостью образующихся крупномасштабных вихрей. Отдельные вихри, отрываясь от твердой поверхности, сносятся потоком, на их месте образуются новые вихри [c.247]

Более организованный, чем в свободном псевдоожиженном слое, характер носит поперечное (горизонтальное) перемешивание газа в слоях, заторможенных насадками из сплошных элементов, например шаров. Экспериментальные данные о перемешивании газа в слоях, псевдоожиженных в насадках, можно найти в (Л. 454, 456, 545]. Присутствие в слое сравнительно мелких шаров насадки мешает развитию не только пузырей, но и крупномасштабных вихрей и рунных циркуляционных контуров материала с заключенным [c.35]

Результаты наших исследований режимов течения представлены на рис. 2. На этом же графике нанесены опыты 5, проводившиеся для области Rez = 0-r-10 , Те = О ч-700. В зависимости от чисел Re a и Те могут существовать ламинарное течение, ламинарное течение с вихрями, чисто турбулентное и турбулентное движение с крупномасштабными регулярными вихрями. [c.410]

Особенностью движения потока в каналах сложной формы поперечного сечения является наличие конвективного переноса поперек потока, вызванного движением крупномасштабных вихрей и вторичными течениями (рис. 2-4) Это обстоятельство, а также переменная шероховатость стенок канала приводят к неравномерному распределению напряжения трения на границах потока. Поэтому наиболее точный расчет коэффициентов сопротивления трения может быть получен при переходе от характеристик потока, осредненных по сечению канала (средней скорости, числа Рейнольдса, средней относительной шероховатости, среднего касательного напряжения), к локальным характеристикам (местным относительным шероховатостям, местным числам Рейнольдса, местным [c.66]

Известное явление перемежаемости в турбулентных струях - крупномасштабная извилистость их мгновенной границы (рис. 1.2) - свидетельствует об образовании в них крупномасштабных периодических вихрей. Это стало ясно после обнаружения так называемых когерентных структур - крупномасштабных периодических вихревых образований (сгустков завихренности), развивающихся и взаимодействующих друг с другом [c.13]

Все крупномасштабные вихри в пределах начального участка [1.8] одинаково влияют на течение вблизи кромки сопла, так как убывание индуцированной вихрями скорости обратно пропорционально расстоянию х, что следует из закона Био- авара и компенсируется соответствующим линейным ростом циркуляции вихрей. На основе этих соображений было развито представление о глобальном механизме обратной связи, возникающей вследствие резкого увеличения циркуляции вихрей во время актов спаривания [1.41]. Бьшо предположено, что каждое спаривание вихрей вдоль течения, сопровождающееся двукратным уменьшением частоты, вызывает отклик на кромке сопла через петлю обратной связи, которая состоит из субгармонической неустойчивой волны, распространяющейся вниз по течению, и акустической волны, распространяющейся вверх по течению. [c.21]

Соответствующие эксперименты и расчеты показали, что при xjd = = 1-40 модовый состав турбулентных пульсаций заметно изменяется при xjd= преобладает нулевая мода, с увеличением xjd относительная энергия продольных пульсаций скорости становится преобладающей для 1-й моды и возрастает для мод п = 2 - 5. Аналогичным образом изменяются при xjd = 2, 4 и 6, вычисленные по данным измерений азимутальной корреляции пульсаций давления вне струи [1.46]. Эти результаты являются естественным отражением деформации крупномасштабных когерентных структур вдоль струи - от кольцевых вихрей в слое смешения вблизи среза сопла до звездообразных структур в конце начального участка. [c.26]

При сравнительно малых расстояниях сопла от экрана увеличение вдоль по потоку масштаба вихрей в слое смешения и соответствующее уменьшение (примерно на порядок) их частоты не могут происходить за счет попарного слияния вихрей, как в случае свободной струи. При этом реализуется так называемое коллективное взаимодействие вихрей, когда вместо попарного слияния происходит множественное слияние вихрей [5.10]. После коллективного взаимодействия характерная частота следования крупномасштабных структур в радиальной пристеночной струе остается неизменной. Это подтверждается, в частности, измерением спектров пульсаций поверхностного трения на экране [5.3]. [c.145]

Такой способ моделирования для невозбужденных струй ( i = 0) в пределах начального участка x/d < 3-4) качественно верно описывает процесс попарного слияния сгустков завихренности, профили средней скорости, эжекцию и другие статистические характеристики. Расчет характеристик периодически возбужденных струй при значениях амплитуды (oi = 0,005 - 0,1) и числа Струхаля St = fd/uo = 0,1 - 2,0 показал, что в диапазоне St = 0,3 - 2,0 возбуждение с достаточной амплитудой генерирует крупномасштабные вихри в струе. Если St = 0,3, эти вихри очень велики и образуются при x/d = 2 при St = 0,5 большие вихри образуются уже при x/d = 1 и сохраняются на расстоянии в несколько калибров вдоль по потоку. При St > 1 вихри, которые образуются на частоте возбуждения, малы и быстро разрушаются в процессе взаимодействия с другими вихрями. [c.165]

Можно заметить простую связь между частотой пульсаций и масштабом турбулентности. При прохождении крупномасштабного вихря мимо неподвижного датчика частотомера будет зарегистрировано большее время, чем при прохождении мелкомасштабного вихря. Отсюда следует общая закономерность большим по масштабу вихрям соответствует меньшая частота и, наоборот, меньшим — более высокая частота. Пользуясь взамен частоты обратной по отношению к ней величиной — длиной волны, убедимся в полном соответствии ранее отмеченного различия в процессах рассеяния вихрей известному общему закону о более быстром рассеянии коротких волн по сравнению с длинными ). [c.633]

Рассмотрим случай поперечного обтекания круглого цилиндра потоком несжимаемой жидкости. Известно, что в этом случае можно выделить три режима течения 1) безотрывное обтекание цилиндра, 2) течение с образованием парного вихря и 3) течение с образованием одного крупномасштабного вихря, периодически изменяющего свое положение. Для первого режима течения остаются справедливыми основные допущения теории пограничного слоя, и процессы тепло- и массообмена поддаются аналитическому [c.171]

Наблюдались пульсации отрывного течения, поэтому аэродинамическое охлаждение крупномасштабными вихрями должно было непосредственно сказаться на температуре восстановления поверхности, так как крупномасштабные вихри уносят тепло от поверхности, что должно привести к снижению ее температуры. В интервале длин иглы, при которых наблюдались пульсации большой амплитуды,, обнаружен эффект гистерезиса для усеченного конуса с иглой. В области гистерезиса для усеченного конуса с иглой получены несколько большие значения коэффициента восстановления, чем для конуса с полусферической вогнутой поверхностью носовой части. Полученные коэффициенты восстановления приведены на фиг. 78. Коэффициент восстанов- [c.168]

Крупномасштабное перемешивание с помощью сравнительно больших и далеко разнесенных генераторов вихрей значительно [c.208]

Из теории турбулентности известно [25], что перенос взвешенных в потоке частиц осуществляется главным образом крупномасштабными вихревыми образованиями, присущими турбулентному потоку. Величина образований обусловлена порядком размера потока и поэтому перенос частиц осуществляется по всей глубине потока. Крупные вихри (крупномасштабная турбулентность) захватывают и переносят взвешенные частицы различных размеров. При отсутствии центробежных сил (на поворотах, ответвлениях п т. п.), а также специфических особенностей пылегазовой смеси (уплотнение пыли в местах поворота, залнпание ее на поверхностях, комкование и 1. д.), поля концентрации (запыленности) должны меняться незначительно в сравнительно широком диапазоне изменения скоростей и размеров частиц и при сравнительно небольших концентрациях (щ < < 0,3 кг/кг) и мало влияют на характер полей скоростей всего потока. Это подтверждается опытами ряда исследователей [45]. (Вопросы осаждения аэрозольных частиц на стенках сравнительно длинных труб и каналов в соответствии с миграционной теорией осаждения [97 ] здесь не рассматривается.) В проведенных опытах [45] изучалось распределение концентрации (х, кг/кг) и плотности пылевого потока [ , кг/(м -с) ] в рабочей камере модели аппарата при различных условиях подвода и раздачи потока по сечению. Для запыливаиия потока воздуха применялась зола тощего угля с фракционным составом, приведенным ниже, и плотностью р = = 2,16 г/см . [c.312]

В частности, в осесимметричных струях такие структуры идентифицируются с неустойчивостью вихревого слоя и его сворачиванием в концентрации завихренности — вихри. Снос этих вихрей вниз по потоку сопровожцается процессом их последовательного слияния попарно, что и определяет расширение слоя смешения. Каскад попарных слияний вихрей заканчивается образованием последовательности клубков. В конце начального участка крупномасштабные клубки разрушаются и генерируют мелкомасштабную турбулентность. Взаимодействие упорядоченных, когерентных структур с хаотическим турбулентным фоном определяет динамику развития структурного турбулентного движения. [c.127]

Будем считать, что при достаточно бо.льших временах вихри, размеры которых равны интегрально.му масштабу движения жид-т ости Ь, являются статистически независимыми. С другой стороны, процесс диффузии пузырьков при больших временах определяется крупномасштабными вихрями. Тогда, как известно, лагранжев временной масштаб движения пузырьков в турбулентном потоке жидкости равен времени их пребывания в вихре интегрального масштаба Ь при условии, что за это время направление движения вихря существенно не изменится [c.85]

Величина т считается постоянной и равной для стационарного потока 0,4. Обратная величина 1/т = v /D является аналогом турбулентного числа Прандтля. Следует отметить, что уравнением (399) устанавливается линейная связь между диффузионным потоком энергии турбулентности и градиентом дЕ/ду. Такая связь, вероятно, правомерна только при условии, если турбулентная вязкость изменяется квазистационарно это может быть только в том случае, если турбулентность в каждой точке равновесна. На самом же деле известно, что крупномасштабные и мелкомасштабные вихрн ведут себя по-разному. Так, например, при вырождении однородной турбулентности за решеткой мелкомасштабные вихри вырождаются быстрее, чем крупномасштабные, что приводит к изменению спектра турбулентных пульсаций. Следовательно, в нестационарном движении может наблюдаться запаздывание по времени турбулентной вязкости (релаксация), как и в случае движения неньютоновской жидкости. В этом случае необходимо ввести еще дополнительную константу, т. е. [c.188]

В отношении роли пульсаций твердой фазы в процессах переноса энергии и вещества в псевдоожиженном слое в зависимости от их частоты некоторые сведения получены в Институте тепло- и массо-О бмена АН БССР (ИТМО) в опытах (Л. 307]. С помощью шара-турбулиметра Тодеса, связанного с тензометрическим чувствительным элементом, авторы (Л. 307] измеряли пульсации материала в псевдоожиженных воздухом слоях частиц песка 200—355 м/см в трубе диаметром 300 мм на решетке из четырех слоев плотной ткани, проложенных между двумя перфорированными пластинками. Собственная частота датчика составляла 150 гц. Кинетическая энергия была сосредоточена главным образом в статистически стационарных крупномасштабных низкочастотных (/<0,3 гц) вихрях, и размеры контуров циркуляции определялись размерами аппарата и высотой слоя, изменявшейся от 200 до i600 мм. Сделано заключение, что в первую очередь низкочастотные крупномасштабные вихри будут определять гидродинамику твердой и газовой фаз слоя и явления переноса энергии и вещества. Высокочастотная часть спектра пульсаций скорости потока вообще срезается при вводе в него твердых частиц [Л. 73]. [c.28]

Теория, оиисанная в предыдущем разделе, отличается от многих других теорий иристенной турбулентности тем, что она рассматривает движение в каждый момент не как сумму осредненного движения и случайных пульсаций, а как сумму двух нестационарных движений. Одним из этих движений, которое можно назвать первичным, является крупномасштабное низкочастотное упорядоченное движение, связанное со стенкой. Это движение описывается детерминистически (т. е. не статистически) с помощью уравнений нестационарного вязкого движения. Так называемое вторичное движение включает случайные высокочастотные элементы турбулентного движения или вихри, которые не связаны со стенкой п свободно перемещаются в области первичного движения, но непосредственно с ним не взаимодействуют. Это движение может быть описано только на статистической основе. [c.308]

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]

Мелкомасштабная Т., возникаюпшя в результате последовательного каскада большого числа пространственных и временных бифуркаций, приводящих к полно.му разрушению первичных структур, в конце концов оказывается устроенной настолько сложным образом, что идентифицировать структуры можно не во всяких печениях. Эго можно сделать, напр., в сильно неоднородных и анизотропных течениях, когда на топологию структур существенно влияют динамич, и кинематич. ограничения, связанные с геометрией потока. Примерами подобных структур могут служить продольные вихри в сдвиговых течениях, генерируемые вблизи седловых точек поля скорости крупномасштабных структур, рябь и гюдковы на спиральных вихрях при обтекании вращающихся тел (рис. 8). Такие структуры обнаруживаются не только в области перехода, но и в полностью развитом турбулентном течении. Интересна [c.182]

В. Третий тип неустойчивости связан с возникновением азимутальной неоднородности крупномасштабных вихрей, которая в конце начального участка приводит к распаду кольцевых вихрей на "клубки". Именно этоттип неустойчивости ответственен за образование "звездообразных"структур, описанных выше. Расчеты по линейной теории [1.44] для первой азимутальной моды (п = 1) показывают, что максимальные значения коэффициентов пространственного усиления этой моды наблюдаются при тех же частотах, которые были получены для осесимметричных возмущений, т.е. для нулевой моды (п = 0). [c.25]

Аналогичные виды неустойчивости наблюдаются и в начальном участке плоской турбулентной струи. В слое смешения вблизи сопла картина течения и механизм неустойчивости в плоских и круглых струях весьма близки. При x/h = 1-5 неустойчивость течения в начальном участке плоской струи связана с коллективным взаимодействием крупномасштабных вихрей. Наконец, нарушение двумерности этих прямолинейных вихрей вдоль размаха играет ту же роль, что и нарушение азимутальной однородности кольцевых вихрей в круглой струе [1.36,1.37]. [c.25]

Пассивное управление осуществляется за счет изменения начальных условий истечения (режим течения в пограничном слое на срезе сопла, изменение параметров этого слоя, начальная турбулентность потока, начальный масштаб турбулентности) или же изменения геометрии устройства, формирующего струю (форма сопла или диафрагмы с острыми кромками, сопла сложной геометрии прямоугольные, треугольные, эллиптические, кольцевые, многотрубчатые, лепестковые, сопла круглого сечения с генераторами продольных вихрей в их выходном сечении). Пассивное управление позволяет не только изменять топологию крупномасштабных когерентных структур, но при их ослаблении усиливать относительную роль мелкомасштабной турбулентности. Как правило, при пассивном управлении достигается интенсификация смешения, хотя при некоторых слабых воздействиях, приводящих к ослаблению когерентных структур в струе удается получить и противоположный эффект - ослабление перемешивания. [c.40]

Пусть 6 будет средним значением энергии, диссипируемой в единицу времени в единице массы жидкости. Эта энергия черпается из крупномасштабного движения, постепенно передаваясь во все меньшие масштабы, пока не диссипиру-ется в пульсациях (вихрях) масштаба К . Порядок величины s может быть определен с помощью величин, характерных для крупномасштабных движений. Таковыми являются плотность р. размеры I и скорость ДР. Из этих величин можно составить только одну комбинацию соответствующей размерности [c.89]

Отметим, что увеличение числа вихрей, моделирующих след, несколько меняет локальную картину разрушающейся части нелепы (см., нанримср, рис. 3.3—3.5, на которых изображены структуры следа, полученные нри числах вихрей на пластине л=20 и п=100, Дт 1 / ). Однако удается довольно четко установить режимы, нри которых вихревая пелена теряет устойщшосчъ и начинает разру1иаться. При этом основной причиной разрушения гладких гюверхностей в следе за пластиной и образования крупномасштабных дискретных структур являс гся взаимное влияние следов — кормового и носового. [c.355]

Механизм вовлечения однородных жидкостей изучен и подробно рассмотрен А. Таунсендом. СЬгласно А. Таунсенду вовлечение нетурбулентной неподвижной жидкости в турбулентную затопленную струю осуществляется за счет переноса крупномасштабных вихрей. В стратифицированных двухслойных потоках процесс вовлечения за счет крупномасштабных вихрей стабили-знруется действием архимедовых сил, однако поддерживается в результате процесса обрушении коротких неустойчивых внутренних волн. [c.222]

Когда мы переходим к пространственно-временной корреляционной функции 5(1, т), которая определяет спектр акустической могцности, положение осложняется. Дело в том, что при распространении соображений подобия на пространственно-временную корреляционную функцию возникает следуюгцее затруднение. Структура мелкомасштабных вихрей (пульсаций) не должна зависеть от крупномасштабных пульсаций, что, по суш еству, и дает возможность развить теорию подобия и получить все важнейшие выводы, содержагциеся в теории, развитой Колмогоровым. [c.399]

Однако при введении временного интервала корреляции следует учесть, что на мелкомасштабных вихрях сказывается перенос их крупномасштабными вихрями. Но тогда скорость мелкомасштабных впхрей будет зависеть от скорости крупных вихрей, а это нарушает всю концепцию. [c.400]

В рамках тех предположений, которые были сделаны, этот характер зависимости является универсальным и не зависит от природы сил, вынуждающих турбулентное движение. Спектр низкочастотного шума получается из (10.65) при малых (oL/соЖт и будет зависеть от крупномасштабных вихрей и, таким образом, не может определяться универсальным образом. [c.401]

Поскольку взаимодействия крупномасштабных вихревых структур играют значительную роль в процессах переноса в сдвиговых течениях, то представляет интерес рассмотреть основные типы взаимодействия изолированных вихревых структур и бесконечных цепочек вихрей. Исследованию взаимодействия вихрей посвящено больщое число работ (см., Saffman, Baker [c.338]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...