Турбулентность однородная

Перейдем к анализу условий применимости допущений об однородности и изотропности турбулентности. Однородность означает отсутствие пространственных изменений. турбулентного течения жидкости. Любые твердые поверхности (например, стенка трубы) нарушают однородность турбулентного течения. Этим объясняется тот экспериментальный факт, что большинство газовых пузырьков дробится в прилегающей к стенкам трубы области. [c.140]

Турбулентность однородная и установившаяся. [c.50]

Различают три типа турбулентности однородная и изотропная турбулентность (в этом случае характеристики турбулентности, например, осреднен-ные квадраты пульсационных скоростей, в данной точке одинаковы по всем направлениям и не меняются от точки к точке) однородная анизотропная турбулентность (осредненные квадраты пульсационных скоростей одни и те же во всех точках и одинаковым образом зависят от направления) неоднородная турбулентность. [c.396]

Основные упрощающие предположения таковы 1) интересующий объект находится на очень большом расстоянии от линзы, а его угловой размер столь мал, что атмосфера воздействует на все части объекта одинаковым образом, по крайней мере в течение большого времени усреднения 2) на некотором конечном расстоянии г перед линзой, формирующей изображения, имеется турбулентность, однородная и изотропная в этой области 3) система, формирующая изображение, расположена глубоко внутри области ближнего поля наиболее значительных турбулентных вихрей, так что в хорошем приближении можно считать, что всякий луч, падающий на неоднородную среду, просто задерживается этой средой без существенного искривления (данное предположение приемлемо только при г оА). [c.383]

Для того, чтобы метод инвариантного моделирования, развитый к настоящему времени для турбулентной однородной жидкости, обобщить на сжимаемые многокомпонентные химически активные среды, следует, помимо выведенного в предыдущем параграфе уравнения для тензора рейнольдсовых напряжений, дополнительно получить эволюционные уравнения переноса для одноточечных вторых моментов пульсирующих термогидродинамических параметров смеси, в том числе и для скорости диссипации турбулентной энергии. Хотя используемый ниже подход к выводу этих достаточно однотипных уравнений обладает определенной трудоемкостью, он представляется совершенно необходимым, поскольку позволяет не только получить вполне обоснованные соотношения для указанных корреляций, но и одновременно выявить присущие этим уравнениям ограничения. С целью разработки методики моделирования коэффициентов турбулентного обмена, входящих в линейные реологические соотношения для турбулентных потоков, мы проанализируем здесь случай локально-равновесного приближения полученных эволюционных уравнений переноса и приведем численные значения эмпирических констант, входящих в аппроксимирующие соотношения для моделируемых неизвестных корреляций. [c.187]

Заметим, что величина с будет, вообще говоря, разной для разных частиц. Предполагая турбулентность однородной, можем, однако, считать, что с для всех частиц одинаково. При этом условии осреднение по большому промежутку времени, применённое к смене составляющих скорости одной частицЫ может быть заменено осреднением [c.704]

Рассмотрим для наглядности случай, когда осредненное движение параллельно направлению Ох< (так что й2 = йз = 0), и турбулентность однородна в направлениях осей Ох и Охг (так что все осредненные характеристики турбулентности могут зависеть лишь от координаты хз). Воспользовавшись уравнением неразрывности ди /дха = 0, мы можем переписать уравнения (7.18) в виде [c.340]

Х, /) получается интегрированием по Х2 концентрации от точечного источника в точке (О, Хг, 0). Отсюда вытекает, что в случае установившейся турбулентности, однородной по направлению оси 0X2, и при наличии средней скорости течения V по направлению оси 0Х средняя концентрация от мгновенного линейного источника на оси 0X2 будет описываться формулой [c.528]

Далее понадобится только среднее значение момента <У >. Поскольку турбулентность однородна, средние значения всех величин, зависящих лишь от одной пространственной точки X, сами от X не зависят. В частности, [c.538]

В разд. 17.15 предполагалось, что турбулентность однородна и изотропна. Между тем вполне понятно, что турбулентность может быть однородной и изотропной только в пределах трассы длиной порядка внешнего масштаба турбулентности о. Следует ожидать, что при вертикальном распространении волны в атмосфере интенсивность турбулентности принимает совершенно отличающиеся значения в двух различных точках трассы, отстоящих одна от другой на расстояние, превышающее Ьо. В случае распространения на заданной высоте над земной поверхностью интенсивность турбулентности может быть приближенно одинаковой вдоль трассы. [c.126]

Остановимся более подробно на связи спектральной плотности поля скоростей с кинетической энергией турбулентности. Предположим на премя, что турбулентность однородна и изотропна. Тогда наряду со структурными функциями поля скоростей существуют и корреляционные функции. Формула, аналогичная (25.8) для следа корреляционного тензора поля скоростей, принимает вид [c.68]

Уравнение решается значительно проще выражений, записанных в [Д. 36, 102], так как представляет собой дифференциальное уравнение первого порядка, но уже линейное ввиду того, что при переходе к пульсационным скоростям возникает возможность пренебрежения заведомо малыми величинами (и от/ от) < 1. Решение такого уравнения не представляет затруднений при известной зависимости пульсационной скорости сплошной среды. Для достаточно однородного ядра турбулентного потока можно пренебречь зависимостью v от координат и представить ее функцией только времени. Используя закон пульсаций сплошной среды в обычно принимаемом виде [c.105]

Очевидно, что полученные критериальные зависимости (4-31) —(4-34) справедливы для всех подобных процессов осредненного течения газовзвеси и что их конкретный, расчетный вид можно определить лишь на основе экспериментов. Заметим также, что уравнение (4-31) позволяет оценить потерю давления в потоках газовзвеси, а уравнения (4-32) — (4-34)—структуру дисперсной проточной системы. При отсутствии дискретного компонента (р—>-0, da—>-0) критериальные уравнения приобретают обычное для однородных сред выражение, а функции (4-33) и (4-34), естественно, вырождаются в нуль. При исследовании турбулентных течений (см. гл. 3) необходимо дополнительно оценивать степень или интенсивность турбулентности, определяемую как отношение среднеквадратичного отклонения скорости к средней скорости или как число Кармана (Ка) [c.122]

В этом универсальном выражении (6-45), пригодном и для турбулентного и для ламинарного течений, следуя (Л. 179], примем для турбулентного ядра Шд =1. Для потока газовзвеси это приемлемо щ большей степени, чем для однородного потока, в связи с перемешивающим эффектом частиц. Тогда [c.205]

Согласно (642) и обозначая Ь = — отношение аналогов турбулентной температуропроводности и вязкости однородного потока взамен (6-45) и (6-46), получим [c.205]

В любом из рассматриваемых случаев для потоков газовзвеси с 2< г<Дкр можно ожидать, что T) inтолщина пограничного слоя дисперсного потока меньше, чем однородного потока, В последнем случае ti i определяется условно как точка пересечения прямолинейного профиля скорости в -пограничном слое с логарифмическим профилем в турбулентном ядре. [c.207]

Оценим границы применимости полученных результатов. Напомним, что при анализе процессов дробления было сделано два предположения. Во-первых, в соотношении (4. 3. 7) не учитывалось влияние коалесценции газовых пузырьков на их распределение по размерам во-вторых, использование формулы (4. 3. 8) возможно лишь при условии однородной изотропной турбулентности. [c.139]

Согласно [402] среднеквадратичное смещение и лагранжев коэф-с )ициент автокорреляции между двумя значениями скорости в поле с однородной турбулентностью связаны простым соотношением [c.53]

Турбулентность неизотермического потока однородна, изотропна и не затухает. [c.77]

Поскольку в явлениях турбулентного переноса эффекты молекулярной вязкости и теплопроводности обычно пренебрежимо малы в сравнении с явлениями вихревого перемешивания (исключая случаи очень больших градиентов скорости и температуры), пульсации температуры в основном связаны с вихревым перемешиванием элементов жидкости, при котором сохраняются их первоначальные температуры. Если элементы жидкости имеют различные температуры, то необходимо ввести средний температурный градиент в потоке с осредненными свойствами. Можно предполагать поэтому, что статистические свойства пульсации температуры зависят от двух факторов 1) от среднего температурного градиента в поле потока и 2) от характера поля скоростей. Далее на простом примере будет показано, какую роль играют средний температурный градиент для пульсаций температуры и соотношения между соответствующими статистическими свойствами для переноса количества движения и тепла. Такой подход был впервые использован Коренном 1130] при изучении теплообмена в условиях изотропной турбулентности. Рассмотрим изотропный и однородный турбулентный поток с постоянным средним температурным градиентом вдоль оси у, перпендикулярной направлению основного потока — оси х. Необходимые допущения для описания турбулентного поля течения сводятся в данном случае к следующим [c.83]

Это описание вполне удовлетворительно при условии, что на протяжении средней трети высоты канала турбулентность почти однородна. Коэффициент турбулентной диффузии записывается в виде [c.88]

Указанное выше отношение применимо к однородной смеси при больших значениях Я в отсутствие внешнего или турбулентного поля. [c.453]

Взаимодействие турбулентных потоков жидкого и дискретного компонентов в значительной мере предопределяет интенсивность различных процессов переноса для дисперсных систем. Очевидно, что раскрытие закономерностей этого взаимодействия и на этой основе разработка методов управления процессами транспорта, тепло- и массообмена и пр. требует развития теории турбулентности подобных макронеоднородных систем. Характерная особенность такой тео1рии в отличие от теории турбулентности однородной среды заключается в необходимости рассмотрения по крайней мере двух из многих случаев взаимосвязанных задач. [c.100]

Аналитические и экспериментальные исследования сложных пульсационных процессов в дисперсных потоках рассматриваются также в работах Дюнина, Борщевского и др. [Л. 123, 33]. Методика экопериментальных исследований влияния концентрации на осредненные и пульсационные скорости приведена в Л. 226, 235] К сожалению, прямые данные, указывающие на наличие обратного, дестабилизирующего эффекта, т. е. дополнительного возмущения частицами дисперсного потока, немногочисленны [Л. 239, 365,]. Представления, основанные на закономерности процессов энергопереходов в турбулентном однородном потоке в ряде случаев необосно-110 [c.110]

Изучение важнейших физико-химических механизмов в условиях турбулентного течения многокомпонентной реагирующей газовой смеси, ответственных за пространственно-временные распределения и вариации определяющих макропараметров (плотности, скорости, температуры, давления, состава и т.п.), особенно эффективно в сочетании с разработкой моделей турбулентности, отражающих наиболее существенные черты происходящих при этом физических явлений. Турбулентное движение в многокомпонентной природной среде отличается от движения несжимаемой однородной жидкости целым рядом особенностей. Это, прежде всего, переменность свойств течения, при которой среднемассовая плотность, различные теплофизические параметры, все коэффициенты переноса и т.п. зависят от температуры, состава и давления среды. Пространственная неоднородность полей температуры, состава и скорости турбулизованно-го континуума приводит к возникновению переноса их свойств турбулентными вихрями (турбулентный тепло- и массоперенос), который для многокомпонентной смеси существенно усложняется. При наличии специфических процессов химического и фотохимического превращения, протекающих в условиях турбулентного перемешивания, происходит дополнительное усложнение модели течения. В геофизических приложениях часто необходимо также учитывать некоторые другие факторы, такие, как влияние планетарного магнитного поля на слабо ионизованную смесь атмосферных газов, влияние излучения на пульсации температуры и турбулентный перенос энергии излучения и т.п. Соответственно, при моделировании, например, состава, динамического и термического состояния разреженных газовых оболочек небесных тел теоретические результаты, полученные в рамках традиционной модели турбулентности однородной сжимаемой жидкости, оказываются неприемлемыми. В связи с этим при математическом описании средних и верхних атмосфер планет возникает проблема разработки адекватной модели турбулентности многокомпонентных химически реагирующих газовых смесей, учитывающей сжимаемость течения, переменность теплофизических свойств среды, тепло- и массообмен и воздействие гравитационного поля и т.п. Эти проблемы рассматриваются в данной части монографии. [c.9]

В классических теориях турбулентности однородных несжимаемых жидкостей, разработанных к настоящему времени достаточно полно (см., например, Таунсенд, 1959 Иевлев, 1990 Монин, Яглом, 1965 Турбулентность Принципы и применения, 1980)), осреднения для всех без исключения термогидродинамических параметров обычно вводятся некоторым одинаковым способом и, как правило, без весовых коэффициентов. При осреднении по времени (3.1.2) или при осреднении по ансамблю возможных реализаций [c.117]

Сделаем еще несколько вводных замечаний относительно отличительных особенностей полуэмпирической теории многокомпонентной турбулентности применительно к планетной атмосфере. Существование градиентов концентраций составляет одно из важнейших свойств химически реагирующих течений, которое обычно не рассматривалось классическими моделями турбулентности с постоянной плотностью. Градиенты плотности, температуры и концентраций, возникающие из-за локального тепловыделения в химических реакциях, могут сильно изменить поле гидродинамической скорости жидкости посредством процессов турбулентного тепло- и массопереноса. Тем самым химическая кинетика реализует обратную связь с гидродинамикой. В случае турбулизованной смеси, в дополнение к пульсациям скорости, имеют место пульсации массовой плотности, температуры и концентраций отдельных компонентов. Очевидно, так как система осредненных уравнений многокомпонентной гидродинамики (3.2.4)-(3.2.8) содержит одноточечные парные корреляции, включающие указанные пульсации, то для ее замыкания необходимо привлекать к рассмотрению большое число дополнительных эволюционных (прогностических) уравнений переноса для вторых моментов. В этих уравнениях высшие моменты могут быть аппроксимированы градиентными соотношениями, написанными по аналогии с теми, которые используются в моделях нереагирующей турбулентности для течений с постоянной плотностью. Развиваемый в этой главе подход не является, таким образом, принципиально новым, а содержит изложение с единой точки зрения идей, используемых в феноменологических теориях турбулентности однородных жидкостей применительно к специфике сжимаемых многокомпонентных смесей. [c.169]

Далее, для того чтобы более четко продемонстрировать возможности метода инвариантного моделирования применительно к турбулизованным смесям, мы рассмотрим упрощенные схемы замыкания второго порядка, использующие минимальное количество произвольных постоянных. Более сложные параметрические соотношения для моделируемых корреляторов для случая однородной жидкости приведены, например, в монографии Турбулентность Принципы и применения, 1980). Следующие аппроксимационные соотношения для корреляторов, используемые часто в полуэмпирических теориях турбулентности однородных жидкостей, по предположению будем считать справедливыми и в случае характеристик многокомпонентной турбулентности, полученных путем средневзвешенного осреднения Колесниченко, Маров, 1984) [c.179]

Уберои (1963), Уберои и Уоллеса (1966, 1967) и Конт-Белло и Корсина (1966), в которых были обнаружены заметные отклонения турбулентности за решеткой от изотропности) и что некоторые теоретические выводы, относящиеся к изотропной турбулентности, прин-щшиально не могут быть проверены на опытах в аэродинамических трубах (например, выводы об асимптотическом поведении корреляционных функций при г оо). В отдельных случаях более точное описание реальных турбулентных потоков за решеткой в аэродинамической трубе может быть достигнуто на основе изучения более общих теоретических схем, чем схема изотропной турбулентности, например схемы турбулентности однородной, но не изотропной или же изотропной лишь в плоскостях, перпендикулярных к оси трубы, т. е. осесимметричной (см., например, И. М. Яглом (1947), Бэтчелор и Стюарт (1950), Тан и Линг (1963)). Мы здесь, однако, не будем останавливаться на этих обобщениях, так как исследование всех деталей турбулентности за решетками не является нашей целью соответствующие экспериментальные данные мы будем привлекать лишь для иллюстрации выводов теории изотропной турбулентности. [c.106]

Исследованию турбулентности в слабо сжимаемой среде с учетом нелинейного взаимодействия случайного акустического поля с вихревой компонентой турбулентности посвящена работа Кляцкина (19666). Предполагая турбулентность однородной и изотропной, Кляцкин линеаризировал уравнения гидромеханики относительно величин, описывающих случайное акустическое поле, и получил соотношение, представляющее собой разложение уравнения баланса энергии турбулентности по малому параметру р = где и — характерные скорости соленоидальной и потенциальной компонент пульсаций скорости. В случае, когда нет посторонних источников акустических волн, параметр р оказывается пропорциональным (Ма) = [c.308]

Помимо изложенного выше полуколичествепного рассмотрения магнитной турбулентности, имеется значительное число работ, в которых методы обычной теории турбулентности применяются к магнитной турбулентности. Сюда относятся прежде всего работы в которых получены уравнения для тензоров одновременных корреляций значений скорости и напряженности магнитного ноля в двух точках несжимаемой жидкости в предположении, что магнитная турбулентность однородна и изотропна. Аналогичный метод применяется в работах для изотропной турбулентности в сжимаемой среде. Как и в обычной теории турбулентности, этот метод не позволяет получить замкнутую систему уравнений, поскольку число неизвестных корреляций растет быстрее числа уравнений, получаемых для этих корреляций из уравнений магнитной гидродинамики. Здесь эта трудность еще более резко выражена, чем в обычной гидродинамике. Решение может быть получено лишь для [c.53]

Здесь So, — турбулентные аналоги коэффициентов тем-пбратуропроводности и кинематической вязкости для дисперсного потока, учитывающие вклад турбулентности компонентов потока в общий перенос через буферный слой. В отличие от а и v молярные коэффициенты ед и 6 не являются физическими. параметрами и зависят от различных характеристик дисперсного потока (Re, р, d lD. ..). Молярные коэффициенты — трудно определимые величины для однородных и тем более дисперсных потоков. [c.187]

Здесь первый член условно характеризует термическое сопротивление ядра потока, определяемое турбулентным перемешиванием, а второй — пограничного слоя, в основном определямое молекулярным переносом, для которого характерно e < v, толщина (l- i i)< <1, и 1 Так как принято, что W r=l, то 1-fZ — отношение водяного числа всего дисперсного потока к водяному числу несущей среды — в пределах турбулентного ядра — величина неизменная. Тогда решение (6-49) можно провести так же, как и для однородного потока. Согласно [Л. 179] при Re>10 и константе х= = 0,4 для однородного потока [c.206]

Перед заполнением жидкостью ячейки продувают азотом с целью удаления из них кислорода воздуха. Коррозионные растворы также вначале обескислороживают, а затем насыщают H2S и СО2 до заданной концентрации. Для контроля коррозии используют образцы из мягкой стальной ленты размерами 150x12x0,2 мм. Исходная масса образцов — до 10 г. Для получения однородной щероховатости поверхности образцы перед опытом обрабатывают карбидом кремния (SiС) в аппарате барабанного типа путем совместного перемешивания. С целью имитации турбулентного перемешивания коррозионных сред испытания осуществляют путем вращения ячеек в вертикальной плоскости со скоростью около 20 об./мин в течение 72 ч. Имитацию ламинарного движения жидкости или очень слабого ее перемешивания, характерного для застойных зон трубопроводов, проводят очень медленно вращая колеса (1-2 об./мин и менее) при угле наклона плоскости вращения 10-20°. [c.321]

О такой мелкомасштабной турбулентности вдали от твердых тел можно высказать естественное предположение, что она обладает свойствами однородности и изотропии. Последнее означает, что в участках, размеры которых малы по сравнению с I, свой-стпа турбулентного движения одинаковы по всем направлениям в частности, они не зависят от направления скорости усреднен-Hoi o движения. Подчеркнем, что здесь и везде ниже в этом параграфе, где говорится о свойствах турбулентного движения в малом участке жидкости, подразумевается относительное движение жидких частиц в этом участке, а не абсолютное движение, в котором принимает участие весь участок в целом и которое связано с движе 1ием более крупных масштабов. [c.188]

Изменение скорости на малых расстояниях обусловлено мелкомасштабными пульсациями. С другой стороны, свойства локальной турбулентности не зависят от усредненного движения. Поэтому можно упростить изучение корреляционных функций локальной турбулентности, рассматривая вместо этого идеализированный случай турбулентного движения, в котором изотропия и однородность имеют место не только на малых (как в локальной турбулентности), но и на всех вообш,е масштабах усредненная скорость при этом равна нулю. Такую полностью изотропную и однородную турбулентность ) можно представить себе как движение в жидкости, подвергнутой сильному взбалтыванию и затем оставленной в покое. Такое движение, разумеется, непременно затухает со временем, так что функциям времени становятся и компоненты корреляционного тензора ). Выведенные ниже соотношения между различными корреляционными функциями относятся к однородной и изотропной турбулентности на всех ее масштабах, а к локальной турбулентности — на расстояниях г <С /. [c.194]

Для этого вычисляем производную dbikldt (напомним, что полностью однородное и изотропное турбулентное движение непременно затухает со временем). Выразив производные dvi,fdt и dvikjdt с помощью уравнения Навье — Стокса, получим [c.198]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...