Сила архимедова в пограничном слое

Теорию пограничного слоя можно применить и для определения теплоотдачи тел в условиях естественной конвекции, т. е. при обтекании тел средой, движение которой вызвано только различием температур среды у поверхности тела и в отдалении от нее. Перемещ,епие масс среды в условиях различия температур осуш,ествляется подъемной силой, возникающей в поле тяготения при изменении плотности нагреваемой или охлаждаемой среды (архимедова сила). Ограниченная скорость гравитационной конвекции среды позволяет не учитывать тепло трения. Давление в пограничном слое в поперечном направлении у (рис. 112) не [c.295]

Вынужденные и естественные конвективные течения. Дифференциальные уравнения (12.366) и (12.36в) для динамического и температурного пограничных слоев по своей структуре сходны между собой. Они различаются только двумя последними членами в уравнении (12.366) и последним членом в уравнении (12.36в). В общем случае между полем скоростей и температурным нолем существует двусторонняя связь, т. е. распределение температуры зависит от распределения скоростей и, наоборот, распределение скоростей зависит от распределения температуры. В том частном случае, когда архимедову подъемную силу в уравнении движения (12.366) можно отбросить, а вязкость считать не зависящей от температуры, двусторонняя связь превращается в одностороннюю, а именно, распределение скоростей становится независимым от распределения температуры. Архимедову подъемную силу в уравнении (12.366) можно не учитывать при сравнительно больших скоростях (при больших числах Рейнольдса) и при малых разностях температур. Такие течения называются вынужденными конвективными течениями (см. сказанное по этому поводу на стр. 264). Их противоположностью являются естественные конвективные течения в которых архимедова подъемная сила играет существенную роль. В естественных течениях скорости очень малы, а разности температур значительны. Причиной естественных течений является подъемная сила, возникающая в поле тяжести Земли вследствие разности плотностей среды. Примером естественных течений может служить течение около вертикально поставленной нагретой пластины. Вынужденные течения можно подразделить на две группы, смотря по тому, следует или не следует учитывать тепло, возникающее вследствие трения или сжатия течения первой группы имеют большие скорости, а течения [c.267]

Плоская пластина, обтекаемая в продольном направлении. Рассмотрим течение несжимаемой среды с постоянными, т. е. не зависящими от температуры, физическими характеристиками. Поместим начало координат на передней кромке пластины, ось х расположим в плоскости пластины, а ось у направим перпендикулярно к пластине. Если мы примем архимедову подъемную силу равной нулю и учтем, что градиент давления йр (1х = О, то уравнения пограничного слоя (12.36) примут вид [Щ, [c.278]

Получим уравнение подобия для теплоотдачи при свободном движении жидкости. Метод подобия используем в упрощенной форме, не проводя детального анализа системы дифференциальных уравнений конвективного теплообмена (см. 49, 50). При этом будем полагать, что движение среды в области динамического пограничного слоя осуществляется под действием двух сил архимедовой (движущая сила) и силы вязкого трения (сила сопротивления). Силами инерции пренебрегаем. [c.394]

Движение в пограничном слое вызывается в данном случае наличием подъемной (архимедовой) силы, удельное (отнесенное к единице массы) значение которой может быть представлено в форме [c.491]

Эту примечательную связь весьма просто вывести из дифференциальных уравнений сжимаемого пограничного слоя (12.35а), (12.356) и (12.35в). Если пренебречь архимедовой подъемной силой, но учесть, что физические характеристики х и Я зависят от температуры, то указанные уравнения примут вид [c.312]

Примером задачи, для которой уравнение скоростного пограничного слоя не будет автономным, а окажется связанным с уравнением температурного пограничного слоя, может служить задача о свободной ламинарной конвекции несжимаемой жидкости вблизи поверхности вертикальной пластины бесконечной длины, но ограниченной нижней кромкой. Пластина поддерживается при постоянной температуре 7 , температура окружак)щей среды вдали от пластины равна Гоо. Движение в пограничном слое вызывается в данном случае наличием подъемной (архимедовой) силы, удельное (отнесенное к единице массы) значение которой может быть представлено в форме [c.661]

Выше мы рассмотрели два примера применения метода возмущений к исследованию гидродинамической устойчивости. Однако с точки зрения экспериментатора или инженера оба эти примера являются довольно, специальными. Значительно более удобными для экспериментальной проверки и важными для приложений являются случаи течения в круглой трубе и обтекания плоской пластинки (которым именно поэтому и было уделено основное внимание в начале настоящего параграфа). И если тем не менее в качестве иллюстрации метода возмущений прежде всего были рассмотрены течение между вращающимися цилиндрами и свободная конвекция в слое между двумя плоскостями постоянной температуры, то это объясняется тем, что в указанных двух случаях (по-видимому, из-за наличия дополнительных сил — центробежной в первом случае и архимедовой во втором) метод возмущений приводит к относительно простым задачам на собственные значения, позволяющим получить вполне законченные результаты. Что же касается до течений в трубах и в пограничном слое, то здесь применение метода возмущений наталкивается на очень значительные трудности, которые до сих пор никак еще нельзя считать полностью преодоленными. [c.113]

Развитие свободного конвективного течения вблизи обогреваемой вертикальной стенки показано на рис. 8.2. Движение возникает под действием архимедовых сил, выталкивающих нагретые и, следовательно, менее плотные слои жидкости, находящиеся вблизи горячей стенки, вверх. В нижней части стенки развивается ламинарный пограничный слой, при этом, как видно из рис. 8.2, а, коэффициент теплоотдачи убывает по высоте поверхности вследствие роста толщины пограничного слоя. [c.198]

Бароклинность имеет динамическое значение, так как она приводит к появлению источникового члена в известном уравнении Фридмана для завихренности (см. (1.2.1)). При неустойчивой стратификации атмосферы в ней развивается турбулентная конвекция, источником которой служит ускоряющее действие архимедовой силы. Следствием вращения Земли является образование турбулентных пограничных (экмановскга) слоев у поверхности суши в атмосфере, а также у поверхности дна в океане. За счет глобального изменения параметра Кориоли- [c.11]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...