Пограничный слой, влияние шероховатости ламинарный

Рис. 1.10.3. Влияние шероховатости на переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный

Большой практический интерес представляет исследование влияния сжимаемости на переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный при наличии шероховатой поверхности. При высоких числах Маха ламинарный слой может сохраняться при значительно большей шероховатости, чем в несжимаемых течениях (критическая высота шероховатости приблизительно в 3- 7 раз выше). [c.93]

В действительности возмущения, возникающие в пограничном слое за границей потери устойчивости (вниз по потоку), видимо, лишь на некотором расстоянии достигают сравнительно большой амплитуды. В этом месте ламинарное движение переходит в турбулентное. Величина указанного расстояния, т. е. величина переходной области, зависит от степени турбулентности натекающего на решетку потока, величины и знака градиента давлений, числа Re , а в общем случае и шероховатости поверхности. Насколько сильно сказывается влияние различных факторов на ве- [c.58]

Нужно прежде всего отметить, что предельный размер бугорков шероховатости, при котором последняя на том или ином участке поверхности уже начинает оказывать влияние на потери энергии от трения, кроме прочих рассмотренных ниже факторов, зависит от того, какой характер течения среды (ламинарный или турбулентный) имеет место в пограничном слое на этом участке. Объясняется это тем, что шероховатость поверхности не оказывает влияния на трение, если ее бугорки обтекаются ламинарным потоком. Толщина же прилегающего к поверхности слоя, где имеет место ламинарное движение среды, существенно зависит от характера пограничного слоя на данном участке. В случае турбулентного слоя толщина ламинарного подслоя (так называемого фильтра) может быть в несколько раз меньше толщины ламинарного слоя. [c.105]

Рассмотрим теперь влияние шероховатости в случае ламинарного течения среды в пограничном слое. [c.118]

Таким образом, ламинарный пограничный слой допускает, без увеличения потерь от трения, значительно более высокую шероховатость, чем турбулентный пограничный слой. Обеспечение при изготовлении лопаток чистоты поверхности, удовлетворяюш,ей зависимости (127) и при турбулентном, и при ламинарном характере течения среды в пограничном слое, дает некоторый запас и гарантирует отсутствие влияния шероховатости на потери энергии в решетке. [c.120]

Гидравлически гладкой трубой считается такая труба, в которой выступы (шероховатости) скрыты в толще ламинарного граничного слоя у стенок. Ввиду того, что с увеличением значения Де толщина ламинарного пограничного слоя уменьшается, выступы шероховатости трубы при известных значениях Де могут оголиться и труба перестанет быть гидравлически гладкой. В соответствии с этим на величину коэффициента X при турбулентном потоке может оказывать влияние при некоторых больших числах Де характер (шероховатость) поверхности стенок трубопровода. [c.67]

Пока число Re мало, толщина ламинарного пограничного слоя столь велика, что этот слой почти полностью покрывает бугорки на шероховатой стенке (рис. 6-10, а), и последние практически не оказывают влияния на состояние потока. Вследствие этого пограничный слой, оторвавшийся от внутреннего закругления отвода, остается ламинарным, а сопротивление отвода с шероховатыми стенками — близким к отвода с гладкими стенками. [c.264]

Сводный график коэффициентов лобового сопротивления шара в широком диапазоне чисел Рейнольдса был приведен на рис. 9-5. Форма этого графика очень похожа на форму графика для цилиндра, и четко прослеживаются три основных режима течения 1) ползущее движение 2) турбулентный след и ламинарный пограничный слой (рис. 15-11,а) 3) турбулентный след и турбулентный пограничный слой (рис. 15-11,6). Критическое число Рейнольдса для перехода в пограничном слое от ламинарного течения к турбулентному снова подвержено сильному влиянию шероховатости поверхности и турбулентности свободного потока. В практике гладкие сферы могут использоваться для сравнения уровней турбулентности свободного потока в различных аэродинамических и гидродинамических трубах. Связь между критическим числом Рейнольдса Re p и относительной [c.407]

Теория турбулентного трения. Переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Точка перехода и ее экспериментальное определение. Теория установившейся турбулентности по Прандтлю. Логарифмические законы распределения скоростей и сил сопротивления трения. Степенные законы. Турбулентное трение для рулей Жуковского. Учет влияния шероховатости. Допустимая шероховатость крыла. [c.214]

На адгезию парафина оказывает влияние шероховатость внутренних поверхностей трубопроводов [202]. Результаты, характеризующие интенсивность отложения парафина на стальных поверхностях различной шероховатости, приведены на рис. У,7. При относительно небольших скоростях потока нефти, омывающей стальные поверхности (кривые 1 ш 2), увеличение высоты выступов шероховатой поверхности от 0,8 до 18,0 мкм не приводит к заметному увеличению адгезии парафина. По-видимому, в этих условиях реализуется ламинарный режим течения в пограничном слое, который сглаживает влияние шероховатости на адгезию частиц парафина. [c.254]

Визуально наблюдаемые каверны в турбулентных пограничных слоях, по-видимому, больше по размеру, чем толщина ламинарного подслоя. Только в самом начале кавитации каверны, вероятно, имеют несколько меньшие размеры. Следовательно, на самой ранней стадии кавитация, очевидно, оказывает такое же влияние на поверхностное трение,, как шероховатость, т. е. вначале практически не влияет, а затем по мере утолщения кавитационной зоны вызывает увеличение поверхностного трения. [c.320]

В ламинарных пограничных слоях кавитация на ранней стадии, вероятно, ускоряет переход к турбулентному режиму течения и увеличивает поверхностное трение аналогично влиянию шероховатости. [c.320]

Влияние препятствия. В ряде случаев (в датчиках положения, некоторых типах турбулентных усилителей и др.) используется взаимодействие ламинарной струи с подвижной стенкой, перемещающейся перпендикулярно к оси сопла. В этом случае снижается предел устойчивости причем. механизм этого снижения аналогичен механизму действия изолированной шероховатости на пограничный слой на стенке [61]. Наличие препятствия приводит к возникновению дополнительных возмущений и деформации профиля скорости. [c.125]

Первую попытку теоретического объяснения влияния шероховатости на переход ламинарной формы течения в турбулентную сделал в своем докладе на XI Международном конгрессе механиков (Мюнхен, 1964) П. С. Клебанов. Для изолированной шероховатости цилиндрической формы П. С. Клебанов, на основании измерений профилей скоростей в ламинарном пограничном слое позади элементов шероховатости, сумел показать, что шероховатость повышает формпараметр Я12 = 61/62 и тем самым сильно понижает критическое число Рейнольдса (см. рис. 17.22). [c.487]

До какой высоты элементов шероховатости последняя не оказывает никакого влияния на переход ламинарной формы течения в турбулентную (Критическая высота шероховатости в ламинарном пограничном слое.) [c.488]

С физической точки зрения для сопротивления жидкости при движении в шероховатой трубе существенно отношение высоты к элемента шероховатости к толщине пограничного слоя, причем основную роль играет толщина ламинарного подслоя б , следовательно, физически важной безразмерной характеристикой шероховатости является отношение /б/. Если высота элемента шероховатости настолько мала (или пограничный слой настолько толст), что все выступы шероховатости лежат внутри ламинарного подслоя, т. е. если к < б , то шероховатость вообще не вызывает никакого увеличения сопротивления. В этом случае шероховатая стенка является как бы гидравлически гладкой. При ламинарном течении Хагена — Пуазейля все шероховатые трубы являются гидравлически гладкими шероховатость при таком течении не оказывает никакого влияния на сопротивление. Так как, согласно сказанному в 3 настоящей главы, толщина ламинарного подслоя равна [c.555]

В ламинарном движении потери напора не зависят от материала стенок и характера их обработки, т. е. от выступов шероховатости. При турбулентном режиме шероховатость стенок влияет на сопротивления и лишь в отдельных случаях это влияние оказывается незначительным (см. 36). Незначительность влияния жесткой шероховатой поверхности на сопротивление объясняется тем, что сложная структура турбулентного потока с пограничным слоем и ламинарным подслоем способствует возникновению такой взаимосвязи потока с твердой граничной поверхностью, когда выступы шероховатости покрываются ламинарным подслоем. В этом случае создается своего рода волнистая граничная поверхность, при движении по которой турбулентного ядра влияние выступов шероховатости совсем или почти совсем не сказывается и потери напора при таком движении оказываются функцией только числа Рейнольдса и коэффициента пропорциональности к по уравнению (V. 25). Такое движение принято называть движением в гладкой области. [c.112]

Влияние чис.па Ке на выходе из решетки при дозвуковых скоростях. От числа Яе зависят режим течения в пограничном слое и потери трения в пограничном слое на профиле лопатки. При небольших значениях числа Ке режим течения в пограничном слое ламинарный с увеличением числа Ке режим течения в пограничном слое становится турбулентным. Для гладких поверхностей лопаток с увеличением числа Ке потери энергии уменьшаются по закону = АКе ", причем интенсивность снижения потерь при ламинарном режиме существенно выше (т = 0,5), чем при турбулентном т 0,14. .. 0,20). Для лопаток с шероховатыми поверхностями при [c.74]

При небольшом значении Ке возмущения, вызываемые шероховатостью, малы и шероховатость не оказывает влияния на переход ламинарного движения в турбулентное. В этом случае переходное сечение определяется величиной (Кед.) р и.г р/ , соответствующей гладкой поверхности. Влияние шероховатости начинается со значений Ке > 100 и характеризуется заметным уменьшением (Ке кр (рис. 15.1). Указанное влияние шероховатости приводит к увеличению тепловых потоков в сечени.чх, где пограничный слой стал турбулентным, и к увеличению суммарного [c.371]

Отметим, что описанное в данном разделе исследование показало существенное влияние шероховатости внутренней поверхности сопла на формирование и развитие продольных вихревых структур в начальном участке сверхзвуковой струи. Интенсивность вихревых структур, их поперечный размер и протяженность в свою очередь зависят от геометрической формы и размера микронеровностей и места их расположения в сопле. Измерения в слое сдвига в непосредственной близости от сопла указывают на ламинарный характер течения в пограничном слое сопла при числах Рейнольдса Re 10 , что коррелирует с экспериментальными данными по изучению ламинарно-турбулентного перехода в аэродинамических трубах. В работе [10] также указывается, что [c.176]

Гертлера для переходного режима течения. Последний подразумевает переход от ламинарного течения в пограничном слое сопла к турбулентному в слое смешения сверхзвуковой струи, который может осуществляться за счет первоначального развития стационарных возмущений типа продольных вихрей Тейлора — Гертлера, с последующей турбулизацией течения в слое смешения. Показано существенное влияние шероховатости сопла на [c.190]

Следует отметить, что по мере движения потока вдоль поверхности стенки толщина пограничного слоя постепенно возрастает тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости. На небольших расстояниях от передней кромки стенки пограничный слой еще тонкий и течение жидкости в нем носит струйный ламинарный характер. Далее на некотором расстоянии в пограничном слое начинают возникать вихри и характер течения становится турбулентным (рис. 14.2, б). Эти вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, но в непосредственной, близости от поверхности стенки они затухают, и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой. Толщина пограничного слоя бдо р, сл зависит от расстояния л от передней кромки стенки, скорости движения потока и кинематической вязкости и = г/р. Переход к турбулентному режиму течения жидкости в пограничном слое определяется критическим значением числа Ке Р, на которое при продольном обтекании пластины основное влияние оказывают степень начальной турбулентности набегающего потока жидкости, а также шероховатость поверхности, интенсивность теплообмена поверхности с жидкостью и т. д. Поскольку сам переход от ламинарного режима течения к турбулентному в пограничном слое происходит не в точке, а на некотором участке, вводят два критических значения числа Рейнольдса. При этом Ке Р соответствует превращению ламинарного режима течения в переходный. В это время в пограничном слое начинают возникать первые вихри и пульсации, а Ке Р соответствует переходу к развитому турбулентному режиму течения. [c.225]

Приведены результаты экспериментального исследования влияния локального нагрева в области металлической носовой части теплоизолированной пластины на развитие пограничного слоя над ней. Показана возможность посредством нагрева оптимизировать обтекания передней кромки, подавлять турбулизирующее воздействие ее шероховатости. Нагревом получено существенное затягивание перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный при сравнительно малых числах Рейнольдса. [c.32]

Положительное влияние локального нагрева на затягивание ламинарно-турбулентного перехода пограничного слоя было получено снижением возмущающего воздействия распределенной шероховатости рабочей поверхности в окрестности передней кромки пластины длиной 1.25 м. Дополнительная шероховатость в виде дискретных элементов диаметром порядка 1 мм и высотой 0.1 мм возникала при нагреве в результате плавления термоиндикаторной краски, нанесенной на носовую часть в форме трех продольных полос с целью измерения распределения температуры вдоль средней части пластины. На фиг. 5, а приведены результаты экспериментов для холодного режима, показывающие зависимость характеристик области ламинарно-турбулентного перехода от скорости для трех сечений пограничного слоя л = 0.33 0,57 [c.38]

Хотя установлено, что потери на трение в ламинарном пограничном слое не зависят от шероховатости поверхности, результаты исследования компрессорных решеток [11.42] показывают, что шероховатость все же может приводить к увеличению толщины потери импульса как в ламинарном, так и в турбулентном пограничном слое. Шероховатость поверхности наиболее существенно влияет на процесс ламинарно-турбулентного перехода и в определенных условиях при турбулентном режиме течения оказывает сильное влияние на коэффициент трения. [c.337]

Область возмущений, вносимых в поток шероховатостью, зависит от отношения высоты элементов шероховатости (например бугорков шероховатости) к толщине пограничного слоя. Для практики необходимо знать, до каких значений этой высоты шероховатость не оказывает влияния на переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный и как изменяется характер этого перехода при произвольной шероховатости. Представляет также интерес величина допустимой шероховатости для турбулентного пограничного слоя, при которой не происходит увеличения сопротивления по сравнению с гладкой стенкой. [c.351]

Существует несколько подходов к математическому описанию воздействия равномерно распределенной шероховатости на параметры турбулентного слоя, при этом шероховато сть рассматривается как песочная, т. е. состоящая из твердых шаров (песчинок) одинакового диаметра, плотно прилегающих друг к другу. Впервые это понятие ввел в теорию пограничного слоя Никурадзе [35]. Предполагается, что в ламинарном пограничном слое влияние шероховатости поверхности на параметры слоя ничтожно мало. В данной работе использован метод Ван-Дрийста [36], в которой песочная шероховатость поверхности h рассматривается как генератор завихренно- [c.125]

При сверхзвуковых течениях влияние шероховатости на переход ламинарной формы течения в турбулентную значительно меньше, чем в несжимаемых течениях. Это ясно видно из рис. 17.43, на котором изображены результаты измерений для продольно обтекаемой плоской пластины (измерения, относящиеся к сверхзвуковой области, выполнены П. Ф. Бриничем [ ]). Эти результаты, полученные для элемента шероховатости в виде круглого цилиндра при числе Маха Ма = 3,1, дают в системе координат, принятой на рис. 17.43, семейство кривых, лежащих в заштрихованной области, однако при этом сильно зависящих от положения Х)1 элемента шероховатости. Для сравнения на рис. 17.43 перенесена кривая с рис. 17.42, полученная для несжимаемых течений. Сравнение показывает, что при высоких числах Маха пограничный слой может сохраняться ламинарным при значительно большей шероховатости, чем в несжимаемых течениях. [c.491]

Исследование влияния искусственной шероховатости. Искусственная шероховатость может быть источником турбулизации пограничного слоя жидкости у иоверхно-сти теплообмена и соответствующего увеличения теплоотдачи. Это имеет место при определенных числах Рейнольдса, когда высот, элементов шероховатости становится больше толщины ламинарного пограничного подслоя. При этом увеличение теплообмена может происходить еще и за счет уве личения поверхности -шероховатой стенки по сравнению с гладкой. Вследствие этого пересчет на общую поверхность теплообмена может привести к уменьшению коэф([)ициента теплоотдачи. В различных случаях указанные эффекты могут давать раз личный вклад в общий ироцесс теплообмена [Л. 5-57]. [c.294]

На величину коэффициенга А, при турбулентном потоке может оказывать влияние характер (шероховатость) поверхности стенок трубопровода. Это обусловлено тем, что с увеличением значения Re толщина ламинарного пограничного слоя уменьшается, в результате чего при известных значениях Re выступы шероховатости трубы оголятся и она перестанет быть гидравлически гладкой. Ввиду этого для более точных расчетов значение коэффициента Я, для турбулентного потока следует принимать с учетом относительной шероховатости е стенок труб, где k — абсолютная шероховатость d — внутренний диаметр трубы (фиг. 1). [c.15]

На критическое число Рейнольдса, при котором имеет место переход в пограничном слое от ламинарного течения к турбулентному, сильное влияние оказывают два фактора уровень турбулентности в набегающем потоке и шероховатость цилиндра. Увеличение шероховатости или турбулентности свободного потока приводит к уменьшению критического числа Рейнольдса, Рисунок 15-9 [Л. 9] иллюстри- [c.405]

Третья зона (4000< Ке<80 Д) —так называемая область гладкиху) труб, в которой Я зависит только от числа Рейнольдса Ке и не зависит от шероховатости. Это происходит потому, что при движении жидкости с числом Рейнольдса в пределах третьей зоны, шероховатость трубы оказывается погруженной в ламинарный пограничный слой и поэтому, как и в первой зоне, не оказывает влияния на величину коэффициента трения К. Как это видно из графика Никурадзе, различные кривые на некотором участке (в пределах третьей зоны) укладываются на одну прямую (прямая //). [c.283]

Шероховатость, распределенная по площади. Измерения перехода ламинарной формы течения в турбулентную, вызываемого шероховатостью, распределенной по площади, привели пока лишь к немногим результатам [ ]. В работе Э. Г. Файндта для песочной шероховатости исследуется зависимость перехода ламинарного несжимаемого течения в турбулентное от размера зерен песка и от градиента давления. Измерения были выполнены в суживающемся и расширяющемся каналах с поперечным сечением в виде круглого кольца. Шероховатость была создана только на стенке внутреннего цилиндра, внешняя же стенка была оставлена гладкой и своим наклоном вызывала градиент давления. Найденная из этих измерений связь между критическим числом Рейнольдса /lД пep/v составленным для положения точки перехода, и числом Рейнольдса Ьхк Ь, составленным для размера песчаного зерна, изображена на рис. 17.44 для различных градиентов давления. При гладких стенках для различных градиентов давления получились значения С/1д пер/ от 2-10 до 8-10 . Столь широкий диапазон изменения числа Рейнольдса для точки перехода вполне понятен, так как градиент давления оказывает сильное влияние на устойчивость и соответственно на неустойчивость пограничного слоя. При возрастании величины UikJv критическое чисЛо Рейнольдса сначала остается таким же, как [c.491]

В процитированном обзоре X. Л. Драйдена можно найти разнообразные экспериментальные материалы по вопросу о влиянии шероховатости поверхности на переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный. [c.678]

Одним из факторов, влияющих на конвективный теплообмен, является состояние поверхности. В ряде практически интересных случаев поверхность, участвующая в конвективном теплообмене, не является абсолютно гладкой. Появление икроховатости может быть следствием механической обработки поверхности, коррозии материала, отложения солей, разрушения поверхности под действием высокотемператур1юго газового потока. В настоящей главе рассматривается влияние на теплообмен шероховатости, равномерно распределенной по поверхности. Рассмотрим вначале влияние шероховатости на переход ламинарной формы течения в турбулентную. При вынужденном движении среды переход ламинарного течения в турбулентное определяется величиной критерия Рейнольдса, который характеризует соотношение в рассматриваемом потоке сил инерции и трения. Если величина критерия Ке мала, то это означает, что малы силы инерции по сравнению с силами трения, возникающие в пограничном слое возмущения гасятся силами трения и течение в нем остается ламинарным. [c.371]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...