Прандтля гипотеза турбулентное

Расчет турбулентного пограничного слоя при несжимаемом течении пока еще не вышел из стадии полуэмпирической теории. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в таком же положении находится и расчет сжимаемого турбулентного пограничного слоя. При несжимаемых турбулентных течениях в качестве исходного пункта для расчета пограничного слоя использовались изложенные в главе XIX гипотеза пути перемешивания Прандтля, гипотеза подобия Кармана и универсальный пристеночный закон распределения скоростей. В многочисленных работах были сделаны попытки перенести эти гипотезы на сжимаемые течения и таким путем создать полуэмпирические теории для расчета сжимаемых турбулентных пограничных слоев, однако при этом каждый раз приходилось вводить новые допущения. Но так как наши знания о механизме турбулентности сжимаемых течений пока еще очень несовершенны, то попытки переноса полуэмпирических теорий турбулентности, созданных для несжимаемых течений, на сжимаемые течения сопряжены с большой неуверенностью. [c.639]

Гипотеза Прандтля о пути перемешивания оказалась весьма плодотворной, так как открыла реальные возможности для расчета турбулентных течений. Хотя длина пути перемешивания и не является физической постоянной для каждой жидкости в отличие от молекулярных коэффициентов вязкости п теплопроводности, однако, она, как показывают опытные данные, не зависит от параметров потока. Длина пути перемешивания в основном является функцией координаты у. Так как при течении вдоль гладкой стенки в непосредственной близости от ее поверхности пульсации скорости равны нулю, то Z = О при г/ = 0. Принимая простейшую гипотезу, что вблизи стенки длина пути перемешивания пропорциональна расстоянию от стенки [c.320]

В поперечных сечениях основного участка справедлива следующая зависимость избыточной температуры от избыточной скорости, которая также выводится из совместного решения уравнений (102) и (118) гл. VI при гипотезе Прандтля (107) для турбулентного трения, а также переноса тепла [c.370]

Что касается характера движения жидкости в вязком подслое, то на этот счет, как уже отмечалось выше, имеются две точки зрения. Согласно первой (ее называют гипотезой Прандтля—Тейлора) движение жидкости в вязком подслое является полностью ламинарным, согласно второй (она высказана Ландау) — в определенной степени турбулентным, причем по мере приближения к стенке происходит постепенное затухание турбулентности сходство с ламинарным движением заключается в одинаковом, а именно линейном распределении средней скорости жидкости. [c.405]

Формула (11.71) совпадает со знаменитым соотношением Прандтля для длины пути смешения. Это соотношение было высказано Прандтлем в виде гипотезы, причем коэффициент пропорциональности между / иг, т. е. величина имеющая основное значение в теории турбулентности, являлась неопределенной и подлежала вычислению из опыта. [c.417]

В первой группе используется гипотеза пути смешения Л. Прандтля /183, 363/, согласно которой при турбулентном движении возникают особые жидкие объемы, каждый из которых обладает собственной скоростью и перемещается на некоторое расстояние, названное Прандтлем длиной пути перемешивания , сохраняя свое количество движения. Длина пути перемешивания представляет собой расстояние, которое частица жидкости, двигаясь со средней скоростью своего исходного слоя, должна пройти для того, чтобы разность ее скорости и скорости движения в новом слое стала равной осредненному значению модуля пульсации турбулентного движения. [c.28]

Величину u y/v можно рассматривать как безразмерное расстояние от стенки. Логарифмический вид формулы (5.35) получен как следствие гипотезы Прандтля. Однако ниже будет показано, что независимо от той или иной полуэмпирической теории распределение скоростей турбулентного потока вблизи стенки выражается зависимостью [c.98]

Коэффициент А в этой формуле должен быть, очевидно, постоянным ato следует из основной гипотезы Л. Прандтля о длине пути перемешивания. Параметр В определяется условием на границе турбулентного ядра течения с вязким подслоем и, следовательно, должен зависеть от условий течения вблизи стенки. В частности, на него может влиять шероховатость, но для всех гладких стенок он должен быть одинаковым. Эти гипотетические соображения должны быть проверены опытом. В общем виде формулу (6.39) можно переписать в виде [c.160]

Мы видим, что как гипотеза Буссинеска, так и гипотеза Прандтля сводит задачу отыскания связи турбулентных каса- [c.102]

Наиболее распространенной гипотезой, относящейся к первой группе, является гипотеза Прандтля, согласно которой турбулентная вязкость представляется в виде [c.45]

Согласно гипотезе Прандтля, непосредственно у стенки, ограничивающей турбулентный поток, возникает некоторый пограничный слой. В части этого слоя непосредственно у стенки режим [c.44]

В основе этой теории лежит гипотеза Прандтля, согласно которой силы вязкости играют существенную роль только в пределах пограничного слоя, а в остальной части потока ими можно пренебречь. Исходя из уравнений движения и энергии получены дифференциальные уравнения для ламинарного и турбулентного пограничных слоев. Кроме дифференциальных уравнений, в теории пограничного слоя часто применяются интегральные уравнения. Уравнения теплового пограничного слоя позволяют в конечном итоге определить коэффициент теплоотдачи, а уравнения динамического пограничного слоя — напряжения трения на поверхности теплообмена. [c.198]

Для практического применения формулы (433) в случае турбулентного пограничного слоя недостает, как было сказано, данных о пути перемешивания, которые следует получить эмпирическим способом. Этот способ, основанный на убедительной гипотезе и требующий сравнения с результатами опытов, имеется. Например, Прандтль для плоской пластины считал, что поперечное движение тем больше сказывается, чем дальше оно отдалено от стенки. Такое предположение убедительно ввиду отсутствия поперечного движения непосредственно у стенки. На этом основании положим I = (где х по опытам оказалось постоянной величиной). [c.236]

Впервые гипотеза о постоянстве коэффициента турбулентного обмена по сечению была выдвинута Прандтлем в 1945 г., полагавшим, что коэффициент турбулентного обмена пропорционален результирующей пульса-ционной скорости. [c.64]

Прандтль получил эту формулу из не очень корректной аналогии переноса неких турбулентных комков жидкости с движением молекул газа. Тейлор исходил из более содержательной гипотезы переноса завихренности. [c.18]

Самостоятельным направлением в теории турбулентности, исторически предшествующим упомянутым выше, была разработка так называемых полуэмпирических теорий турбулентности. Созданием первых таких теорий гидродинамика обязана Дж. Тейлору и Л. Прандтлю введшим плодотворное понятие пути перемешивания . В то время как Прандтль рассматривал перенос и перемешивание импульса, Тейлор в основу своей теории положил переноси перемешивание завихренности . Дальнейшее развитие нолу-эмпирических теорий связано с гипотезой о локальном кинематическом подобии поля турбулентных пульсаций, предложенной Т. Карманом и обобщенной Л. Г. Лойцянским [c.300]

Однако при этом встречаются большие трудности, главным образом из-за того, что энергия в турбулентном потоке непрерывно рассеивается вследствие влияния вязкости. В настоящее время нельзя еще рассматривать статистическую теорию, как сколько-нибудь законченную. Практическое значение пока имеют теории, которые частично используют представления кинетической теории газов, дополняя их гипотезами физического характера относительно распределения пульсационных величин. К таким теориям относятся теория переноса количества движения и теория переноса вихрей ). Мы изложим здесь в основных чертах лишь теорию переноса количества движения, развитую Прандтлем, которая отличается простотой и наглядностью физических представлений. [c.479]

Нужно сказать, что гипотеза о постоянстве скорости движущихся масс между столкновениями нри турбулентном переносе из одного слоя в другой и само представление о столкновениях жидких масс являются сомнительными. Однако хорошее совпадение некоторых выводов теории Прандтля с результатами экспериментов и отсутствие какой-либо более основательной гипотезы заставляют все же принять ее. [c.480]

Укажем, что теоретические работы (А. Н. Колмогоров и другие авторы) пока еще не приводят к рекомендациям для технических расчетов, хотя успешно объясняют закономерности механизма турбулентного движения. Поэтому здесь в технических приложениях используем решения, основанные на гипотезе Прандтля. [c.129]

Чтобы система уравнений (ИЗ) была замкнутой, необходимо установить связь характерных турбулентных напряжений с осредненными характеристиками течения. Существуют различные гипотезы относительно вида этой связи, известные как полуэмпирические теории турбулентности. Существо двух основных полуэмпирических теорий турбулентности Буссинеска и Прандтля было изложено ранее (см. п. 2). Сравнивая формулы (55) и (56) для турбулентного касательного напряжения, получаем выражение для коэффициента турбулентного обмена [c.84]

Модель Прандтля. Рассмотрим осредненное течение, когда действие гравитационных сил создает преимущественное направление. Обычно принимается следующая гипотеза (которая согласуется с принципом локального равновесия турбулентного течения) коэффициенты турбулентного переноса в каждой точке зависят только от локальных параметров потока в этой же точке. В соответствии со сказанным, выражение, например, для коэффициента турбулентной вязкости [c.157]

Дело в том, что решенная выше задача о слое смешения на основе гипотез турбулентного трения Прандтля (6а) и (6в) предполагают суш ествование локальной связи между турбулентными и осредненными характеристиками потока. Опыт показывает, что такая связь реализуется в том случае, когда коэффициент турбулентной вязкости (или диффузии) в направлении течения растет или остается постоянным. В тех случаях, когда теоретическая локальная связь указывает на уменьшение коэффициентов переноса, в действительности этого не наблюдается, фактические значения коэффициентов переноса на очень протяженных участках течения сохраняются почти неизменными. Но при этом становятся неприменимыми зависимости (6в) и (70ж), опираюш иеся на локальные связи турбулентных характеристик с осредненными. В таком случае непригодны и зависимости (70з). [c.393]

Отсюда следует, что суммарное напряжение в рассматриваемом потоке есть величина постоянная т,, = + Тт = onst. Принимая гипотезу Прандтля для турбулентных напряжений, запишем полное напряжение [c.97]

Дпфференц. ур-ния турбулентного П. с. имеют тот же вид, что и ур-ния ламинарного П. с. (1) — (5), с той лишь поправкой, что входящие в эти ур-ния коэф. вязкости, теплопроводности в диффузии представляются в виде суммы молекулярной и турбулентной составляющих. Вследствие наличия в этих ур-ниях турбулентных коэф. переноса вся система ур-ний турбулентного П. с. оказывается незамкнутой. Поэтому для получения приближённых решений ур-ний турбулентного П. с. привлекаются дополнит, гипотезы и допущения. В частности, весьма плодотворной оказалась предложенная Л, Прандтлем гипотеза пути перемешивания Z, позволяющая выразить коэф. турбулентной вязкости через ср. плотность и градиент ср. скорости [c.664]

В конце XIX и начале XX века существенный вклад в развитие гидравлики внесли русские ученые и инженеры Н. П. Петров (1836—1920) разработал гидродинамическую теорию смазки и теоретически обосновал гипотезу Ньютона Н. Е. Жуковский (1849— 1921) создал теорию гидравлического удара, теорию крыла и исследовал многие другие вопросы механики жидкости, он же явился основателем известного всему миру Центрального аэрогидродина-мического института (ЦАРИ), носящего его имя Д. И. Менделеев (1834—1907) опубликовал в 1880 г. работу О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании , в которой были высказаны важные положения о механизме сопротивления движению тела в жидкости и даны основные представления о пограничном слое. Теория пограничного слоя, являющаяся одной из основополагающей при изучении турбулентных потоков в трубах и обтекании тела жидкостью, в XX веке получила большое развитие в трудах многих ученых (Л. Прандтль, Л. Г. Лойцянский). [c.5]

Согласно новой теории Прандтля примем, что кинематический коэффициент е турбулентной вязкости в формуле Буссинеска т = ре duJdy постоянен в пределах поперечного сечения струи. Приближенность этого допущения почти очевидна, так как вблизи границы струи (при больших у) более естественно считать е -> 0. Тем не менее результаты, получаемые при допущении о незавн-симостн е от у, оказываются вполне удовлетворительными. Принятая гипотеза н условия размерности позволякуг заключить, что коэффициент е турбулентной вязкости можно выразить формулой [c.382]

Несмотря на определенную приближенность гипотезы ПраНд-тля, ее использование в некоторых случаях позволяет получить удобные инженерные соотношения для определения локальных и интегральных параметров закрученного потока. Например, С. С. Кутателадзе и А. И. Леонтьевым в работе [25] для осевых течений разработана оригинальная асимптотическая теория турбулентного пограничного слоя, основанная на гипотезе Прандтля. На этой основе с учетом уравнений (5.28) получены [c.117]

Для воды в нормальных условиях значение критерия Прандтля близко к единице, а для неводяных теплоносителей величина Рг имеет различный порядок для жидких металлов Рг 1 примерно на два порядка для ионных и органических веществ Рг J>1. В связи с этим не представляется возможным использовать в чистом виде для указанных жидкостей гипотезу Рейнольдса об аналогии турбулентного переноса тепла и количества движения. У жидких металлов преобладает молекулярный перенос тепла в пограничном слое и в ядре потока. У органических и ионных веществ доминирует перенос тепла за счет турбулентности самого потока. [c.182]

При таком подходе к- проблеме турбулентности задача турбулентного переноса ставится следующим образом выразить характеристики переноса какой-либо субстанции полностью через статистические функции поля скорости, а также начальные и граничные условия с привлечением феноменологичёских гипотез для некоторых характеристик тонкой структуры турбулентности. Этот подход к проблеме переноса при неоднородной турбулентности является сравнительно новым и буквально до последних лет использовался лишь для рассмотрения переноса импульса. Основа статистико-феноменологического подхода к проблеме неоднородной турбулентности заложена работой Колмогорова [Л. 1-27], в которой турбулентность характеризовалась двумя параметрами—интенсивностью и масштабом (близкая идея немного позже была выдвинута ПрандТл м [Л.1-28]). Наиболее полное отражение идеи Колмогорова—Прандтля получили в теории Ротта [Л. 1-29]. [c.65]

Дальнейший анализ строится на гипотезе Прандтля о длине пути смешения I и ее связи с пульсационными скоростями и на закономерности Ван-Драйста [Л. 3-38] для напряжения трения в турбулентном потоке сжимаемой жидкости. [c.229]

Принципиально новым в данной теории является обобщение гипотезы локального механизма турбулентного перемешивания при наличии взаимодействия между молярными и молекулярными обменами. Введенные Л. Г. Лойдянским локальные аналоги чисел Рейнольдса и Эйлера, а также характеристическая функция /(Re), отображающие суммарный молярный и молекулярный перенос, позволяют получить не только профили скорости, температуры и концентрации примеси, но и зависимость числа Стантона от чисел Рейнольдса и Прандтля во всем диапазоне их изменений. [c.12]

Отсутствие достаточно обоснованных представлений о механизме турбулентного переноса тепла в значительной степени задерживает теоретическое исследование теплообмена при турбулентном течении теплоносителя. Это замечание в первую очередь касается теплообмена в потоке теплоносителей с высоким значением коэффициента молекулярной теплопроводности, где наибольший перепад температуры приходится на турбулентное ядро потока. Основным методом теоретического исследования в настоящее время является использование гипотезы об аналогии переноса тепла и количества движения с теми или иными эмпирическими поправками. Так, например, в работах [Л. 1—3] при расчете коэффициента теплообмена при течении в трубе расплавленного металла отношение коэффициентов турбулентной диффузии количества движения и тепла (турбулентное число Прандтля Ргт= т/а,. предполагается постоянным по току и определяется затем путем сравнения расчета с результатами экспериментального исследования. К- Д- Воскресенский [Л. 4], Дженкинс и Дейсслер [Л. 5] развили далее полуэмпи-рическую теорию Прандтля применительно к теполносителям с низким значением числа Прандтля. При этом входящая в расчетное соотношение константа также может быть определена лишь путем сравнения расчета с результатами экспериментального исследования. [c.315]

Для замыкания системы (6.55) необходимо только одно соотношение, связывающее добавочное турбулентное напряжение с усредненными скоростями. Такое соотношение может быть получено на основе полуэмпи-рических теорий турбулентности. Наиболее часто с этой целью используется гипотеза, предложенная Прандтлем. [c.171]

Гипотеза постоянства коэффициента турбулентного перемешивания неоднократно применялась в задачах турбулентного движения в свободной атмосфере, в океанах и реках. Для случая турбулентного движения жидкости в аэродинамическом и тепловом следе та же гипотеза была отчетливо сформулирована еще в 1938 г. Б. Я. Труб-чиковым, 1 принявшим А за постоянную величину, не зависящую ни от л ни от у. Как далее будет показано, такое допущение действительно верно для турбулентного следа, но непригодно, например, для струи. Формула, аналогичная (104), была предложена в 1942 г. Л. Прандтлем, исходившим из соображений, отличных от использованной нами гипотезы подобия. Первые применения новой формулы Прандтля были выполнены Гертлером. [c.656]

Карман (в этом, как известно, состояла его гипотеза), пытался установить связь между характеристиками турбулентности и характеристиками осредненной скорости. Подобно Прандтлю он предположил, что турбулентные пульсации пропорциональны длине /, градиенту осредненной скорости ди/ду и интенсивности напряжения р1 (ди1дуУ. Длина I, однако, читалась пропорциональной отношению duldy, деленному на d ujdy . Таким образом, интенсивность напряжения является функцией первой и второй производных средней скорости [c.277]

При турбулентном движении конечные массы жидкости дви-л<утся беспорядочно во всех направлениях подобно молекулам по представлениям кинетической теории газов. Основная гипотеза теории Прандтля заключается в том, что каждая из таких масс, переходя из слоя жидкости, движущегося со скоростью в соседний, движущийся со скоростью Уд. - - сохраняет в среднем скорость до столкновения с массами жидкости, движущимися со средней скоростью Иными словами, согласно этой [c.480]

Среди предположений, сделанных при выводе этих формул, весьма существенна гипотеза лагранжевой инвариантности переносимой субстанции. Как было упомянуто выше, для химически активной газовой смеси, стратифицированной в гравитационном поле, указанная гипотеза в общем случае не справедлива, и в соотношения (3.3.19 ), (3.3.3 ) и (3.3.15 ) необходимо вводить поправку, учитывающую влияние неоднородного распределения энтропии (температуры) и состава на эффективность турбулентного перемешивания. Такого рода поправка к турбулентным коэффициентам переноса в многокомпонентной смеси может быть найдена, вообще говоря, при использовании так называемой К-теории многокомпонентной турбулентности (см. разд. 4.3.9.). В однородной стратифицированной среде (например, в хорошо перемешанной нижней атмосфере планеты) этот эффект возникает только из-за имеющихся вертикальных градиентов температуры в отдельных областях пространства, благодаря чему появляются дополнительные силы плавучести архимедовы силы) способствующие, или препятствующие образованию энергии турбулентности (см. 4.2). Для учета этого факта Прандтлем был предложен безразмерный критерий- градиентное число Ричардсона Ш = ( / < Т >)(< Т >,3+ gl <Ср >)/(< >,з) (см. формулу (4.2.32)). Исходя из соображений теории подобия, естественно предположить, что все безразмерные характеристики турбулентного потока являются определенными функциями числа / I. Для того, чтобы учесть влияние сил плавучести в соотношениях (3.3.20), (3.3.3 ) и (3.3.15 ), можно использовать следующие поправки к масштабу Ь [c.159]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...