Пульсация скорости при турбулентном

Общая схема свободной затопленной струи несжимаемой жидкости. Струя-источник. Жидкость, поступая из отверстия в покоящуюся среду, за счет действия сил вязкости (при ламинарном режиме течения) или наличия поперечных пульсаций скорости (при турбулентном истечении) вовлекает в движение (эжектирует) частицы среды. В результате образуется затопленная струя, состоящая из струи постоянной массы, расход которой равен расходу. вытекающему из отверстия, а также из вовлеченных в движение массы жидкости. Вследствие эжекции масса струи и ее ширина по мере удаления от начального сечения возрастают. Струя постоянной массы, вовлекая в движение частицы окружающей жидкости, передает им часть собственного импульса. Поэтому скорости струи с удалением от начального сечения уменьшаются. Суммарный импульс же струи в различных ее сечениях практически остается постоянны. . Статическое давление в разных точках струи изменяется несущественно и приблизительно равно давлению в окружающем пространстве, т. е. свободную струю можно считать изобарической. [c.80]

Турбулентное (вихревое) движение жидкости характеризуется отсутствием параллельно движущихся струек скорость каждой частицы, движущейся вдоль трубы, имеет отклонения по всем направлениям эти отклонения называются пульсациями скорости при турбулентном движении соседние струйки жидкости интенсивно перемешиваются. [c.51]

ПУЛЬСАЦИЯ СКОРОСТЕЙ И ОСРЕДНЕННАЯ СКОРОСТЬ ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ [c.125]

Рис. 89. Влияние акустических колебаний на турбулентный спектр продольных (а) и поперечных (б) пульсаций скорости при Reo = 5-10

Рис. 90. Влияние акустических колебаний на турбулентный спектр поперечных пульсаций скорости при j /го = 0,0125 для различных чисел Рейнольдса

При турбулентном режиме течения под влиянием полимерных добавок к капельной жидкости или твердых частиц в газе существенно уменьшаются поперечные составляющие пульсаций скорости и турбулентное трение, выражаемое рейнольдсовыми напряжениями в результате снижается коэффициент сопротивления. При ламинарном режиме указанные добавки не снижают коэффициент сопротивления и не затягивают этот режим течения. [c.76]

На рис 5.2. представлено изменение вдоль оси х средней скорости и продольных пульсаций скорости в турбулентной струе, истекающей из "свистящего сопла". Достигаемая интенсификация перемешивания происходит при числах Струхаля St = 0,3 - 0,6 и наблюдается как при ламинарном, так и при турбулентном режиме течения на выходе из трубы. При начальном турбулентном режиме потока (в конце трубы) возбуждение оказывается [c.142]

Раньше мерой турбулентности потока воздуха в аэродинамической трубе служила степень падения сопротивления шара вследствие турбу-лизации пограничного слоя (см. 15). Теперь разработаны более совершенные и надежные методы оценки турбулентности , основанные на численном измерении пульсации скорости при помощи термоанемометров (см. 22, п. Ь). Эти измерения показали, что турбулентность в аэродинамической трубе, а также турбулентность, возникающая в открытом пространстве после прохождения потока через проволочную решетку, обладает на достаточно большом расстоянии от турбулизирующего объекта особенно простым свойством она изотропна. Это означает, что пульсации скорости здесь одинаковы по величине по всем направлениям. Следовательно, изотропная турбулентность является простейшим случаем турбулентности, наиболее доступным для теоретического исследования статистическими методами [c.184]

Характеристики пульсаций скорости в турбулентном потоке в трубах. Измерения в гидравлически гладких и шероховатых трубах показали, что относительный стандарт пульсационной продольной составляюш,ей скорости турбулентного потока при [c.171]

Пульсация скоростей и осредненная скорость при турбулентном режиме [c.93]

Экспериментально определены характеристики струйного течения, возникающего вблизи среза центробежной форсунки до сечений, соответствующих окончанию зоны обратного тока. Получено распределение средней скорости, концентрации примеси и интенсивности турбулентных пульсаций скорости при разной начальной закрутке. [c.277]

Во всех случаях коэффициент турбулентной диффузии В определялся как скаляр, хотя соотношение (6.3) в отличие от (6.2) позволяет учесть анизотропию характеристик переноса. При сопоставлении строк 6-8 таблицы использовались оба соотношения (6.3). Хотя исследованные потоки нельзя считать изотропными, различие в значениях к несущественно при использовании результатов измерения как продольных и ), так и поперечных у ) пульсаций скорости. При составлении же строк 1-5, хотя и использовалось соотношение (6.2), учет анизотропии потока несколько условен из-за отсутствия результатов измерений необходимого комплекса параметров, определяющих величину Е. [c.416]

Из приведенных соотношений следует, что для нормального закона равен нулю первый момент, а коэффициенты асимметрии (третий момент) и эксцесса (четвертый момент) равны нулю и трем соответственно. Действительно, первые измерения пульсаций скорости в турбулентном потоке за решеткой, являющимся хорошим аналогом однородной турбулентности, показали, что экспериментальные точки хорошо согласуются с кривой нормального закона распределения, а измеренные Таунсендом [102] коэффициенты асимметрии и эксцесса дали в согласии с теорией значения = = О и Ш4 = 3, 0. Эти результаты были получены для компонент скорости 1, 2, 3 на различных стадиях вырождения и при различных числах Рейнольдса. Полученные результаты имели ясный физический смысл. Поле турбулентных пульсаций связано уравнениями Навье-Стокса. Следовательно, скорость в любой точке потока обусловлена всем полем случайных скоростей в пространстве, окружающем эту точку. Другими словами, пульсация скорости в данной точке есть результат совместного влияния на нее множества случайных пульсаций во всех прочих областях поля. А это ситуация, при которой справедлива центральная предельная теорема Ляпунова, согласно которой случайные процессы, формирующиеся под воздействием большого или бесконечно большого числа независимых или линейно связанных факторов, имеют нормальный закон распределения. Однако более детальный анализ обнаружил, что эта похожесть на нормальный процесс не полная, а применимость центральной предельной теоремы возможна лишь с определенными оговорками. Так, дальнейшее изучение механизма турбулентности показало, что случайные воздействия, [c.124]

ДЛЯ всех практически важных / ). В силу этого при распространении звука через турбулентный поток имеет значение лишь мгновенный снимок с турбулентности, а не ее течение во времени. По этой же причине нельзя думать, что затухание звука в турбулентном потоке обусловлено сущ ествованием турбулентной вязкости. Тензор турбулентных напряжений, с которым связано понятие турбулентной вязкости, получается как результат усреднения турбулентных пульсаций при заданном среднем потоке. Это усреднение предполагает, что все изменения в среднем потоке происходят медленнее случайных пульсаций скорости, вызванных турбулентностью. Для звуковой волны положение дел, как мы видим, как раз обратное (v< /). Воздействие турбулентного потока на звуковую волну должно сводиться к рассеянию звука, подобному рассеянию света, проходящего через мутную среду в обоих случаях имеют место случайные изменения скорости распространения волн. [c.72]

При дальнейшем росте избыточного давления скорость истечения возрастает, и струя становится турбулентной. Вследствие радиальных пульсаций скорости поверхность турбулентной струи бывает неровной (фиг. 114, б). Аэродинамические силы, действующие на струю, стремятся увеличить все неровности на ее поверхности, а силы поверхностного натяжения стремятся сгладить их. Линии тока около турбулентной струи с неровной поверхностью показаны на фиг. 115 перед неровностью скорость воздуха убывает, а давление увеличивается у вершины неровности скорость потока увеличивается, а давление убывает. Области повышенного давления отмечены на фиг. 115 знаками + области разрежения — знаками — . [c.202]

Как и при исследовании ламинарного следа в 21, обозначим посредством U скорость натекающего на тело потока и выберем ее направление в качестве оси Усредненную же по турбулентным пульсациям скорость жидкости в каждой точке будем писать в виде U + и. Обозначив посредством а некоторую поперечную ширину следа, мы определим зависимость а от х. Если при обтекании тела подъемная сила отсутствует, то на больших расстояниях от тела след обладает аксиальной симметрией н имеет круговое сечение величиной а может являться в этом случае радиус следа. Наличие же подъемной силы приводит к появлению некоторого избранного направления в плоскости у, и след уже не будет обладать аксиальной симметрией ни на каких расстояниях от тела. [c.217]

Пока еще нет физически ясной теории турбулентности. Из-за хаотичности пульсаций скоростей и других характеристик турбулентного потока при его изучении применяются статистические методы, в которых эти характеристики рассматриваются как случайные функции от точек пространства и времени. Основы такого подхода к теории турбулентности были впервые разработаны советскими учеными А. А. Фридманом и Л. В. Келлером в 1924 г. Важные результаты были получены советским ученым А. Н. Колмогоровым, открывшим закон /з. Этот закон устанавливает связь в каждый данный момент между значениями мгновенных скоростей VI и Уз в двух точках потока, отстоящих друг от друга на расстоянии г, небольшом по сравнению с размерами крупных вихрей в потоке, со средним квадратом разности пульсаций скоростей [c.147]

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]

Конечная величина пути смешения и постоянная скорость перемещения пульсаций служат основанием для аналогии между турбулентным движением жидкости и движением молекул газа при этом скорость перемещения турбулентных пульсаций является аналогом средней скорости теплового движения молекул, а длина пути смешения — аналогом длины свободного пробега молекул (в отличие от последних у турбулентных пульсаций эта величина переменна, что ограничивает указанную аналогию). [c.417]

F. Ledrappier, 1981). Поскольку при вычислении d учитываются лишь наименее устойчивые направления (отбрасываются наибольшие по абсолютной величине отрицательные показатели Lj в конце их последовательности), то даваемая величиной Dt, оценка размерности есть, вообще говоря, оценка сверху. Эта оценка открывает, в принципе, путь для определения размерности аттрактора по экспериментальным измерениям временного хода пульсаций скорости в турбулентном потоке. [c.169]

Найдем распределение средней скорости при турбулентном движении. В турбулентном потоке происходит непрерывное образование пульеаций, вследствие чего в каждой точке потока в любой момент времени наблюдаютея турбулентные пульсации скорости эти пульсации приводят к соответствующему изменению поля скоростей движущейся жидкости. Наличие в любой точке потока турбулентных пульсаций, налагающихся одна на другую, является наиболее характерной чертой турбулентного движения. В каждой точке турбулентного потока пульсационная скорость одинакова (при наличии анизотропии турбулентности величина пульсационной скорости будет зависеть от направления) так как по определению [c.417]

Число Рейнольдса является важне11шей характеристикой движения жидкости, по нему судят о режиме течения потока. При Re < Re p имеет место ламинарный режим, при котором существенное влияние на характер потока оказывает вязкость жидкости, сглаживающая мелкие пульсации скорости. При Re > Re,.p имеет место турбулентный режим, при котором большее влияние на характер потока оказывают силы инерции. Величина Re p зависит от многих факторов шероховатости поверхности стенок, условий входа в трубу, вибрации и пр. [c.286]

Ламинарный пограничный слой типа (рис. 32.5), содержащий турбулентные пульсации скорости при Re < Re p, иногда назы-вают псевдоламинарным [22]. [c.308]

Большие успехи в деле изучения турбулентности были достигнуты в СССР благодаря работам А. Н. Колмогорова, М. Д. Миллионщикова, А. М. Обухова и других см., например Колмогоров А. H., Локальная структура турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости при очень больших числах Рейнольдса. Доклады Акад. Наук СССР, т. XXX (1941), №4 Колмогоров А. H., Вырождение изотропной турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости. Доклады Акад. Наук СССР, т. XXXI (1941) Миллионщиков М. Д., Вырождение однородной изотропной турбулентности в вязкой несжимаемой жидкости. Доклады Акад. Наук СССР, т. XXII (1939), №5 Обухов А. М., О распределении масштаба турбулентности в потоках произвольного сечения. Прикл. мат. и мех., т. VI (1942), №2-3 Минский Е. М., О пульсациях скорости при вполне установившемся течении. Журнал техн. физ., 1940, вып. 19 Ландау Л., К проблеме турбулентности. Доклады Акад. [c.160]

Характерным свойством открытой системы с большим числом (Л оо) независимых динамических переменных (г,р) является ее динамическая неустойчивость из-за перемешивания (экспоненциальной расходимости близких в начальный момент фазовых траекторий), так что любое начальное распределение функции плотности вероятностей в фазовом пространстве стремится к предельному равновесному распределению, то есть наиболее хаотичному состоянию с максимальной энтропией (в смысле Больцмана-Гиббса-Шенона). Турбулизацию движения жидкости или газа можно представить также как результат изменения топологии фазовых траекторий, приводящего к перестройке аттракторов и качественному изменению бифуркации) состояния движения. Корреляции скорости в любой точке потока ограничены малыми временными интервалами, зависящими от начальных условий, за пределами которых причинную связь между полем скоростей в различные моменты времени, в том числе корреляцию с предыдущим движением, установить невозможно. Все это подкрепляет представление о стохастическом характере пульсаций скорости в турбулентном потоке, которые возникают как результат потери устойчивости ламинарного движения гидродинамической системы при изменении внешних управляющих параметров (например, числа Ке). С этой точки зрения турбулентное движение является более хаотическим, чем ламинарное - турбулентность отождествляется с хаосом (или шумом). Отражением стохастической природы турбулентности служит плотное переплетение фазовых траекторий с различным асимптотическим поведением (топологией) и структурой окружающих их областей притяжения (аттракторов). Такое поведение траекторий в фазовом пространстве означает, что система обладает эргодичностью, то есть почти для всех реализаций случайного поля временные средние равны соответствующим статистическим средним, ее временные корреляционные функции быстро затухают, а частотные спектры непрерывны. Эргодическое свойство, по-видимому, является одной из характерных черт стационарного однородного мелкомасштабного турбулентного поля (см., например, Кампе де Ферье, 1962)). [c.21]

В докладе на Симпозиуме по проблемам турбулентных течений (Киев,, 16—22 июня 1967 г ) Н. А. Силин и В. Ф. Очеретько, опираясь на опытные данные о течении гидросмеси высокой концентрации в горизонтальной трубе, полученные при использовании метода оптической однородности сред ), утверждали, что энергия турбулентных пульсаций во взвесенесущих потоках больше, чем в потоке однородной жидкости, объясняя это значительным возрастанием продольной и слабым уменьшением вертикальной составляющей пульсации скорости при нагрузке потока взвесью. [c.761]

Для исследования сжимаемого турбулентного течения были произведены измерения пульсаций температуры и пульсаций скорости при помощи термоанемометров. Однако при этих измерениях выяснилась трудность отделения одного от другого получаемых сигналов о пульсации температуры и пульсации скорости. Этой проблеме посвящены работы Л. С. Г. Ковашная и М. В. Морковина [ ]. Если не считать дополнительно возникающих пульсаций температуры и плотности, то в целом форма движения при сжимаемом течении такая же, как и при несжимаемом течении. Однако пульсации скорости с увеличением числа Маха, как это следует из измерений [c.630]

При ламинарном движении сопротивление вызывается лишь вязкостью жидкости, т. е. трением параллельных движущихся с разной скоростью слоев, что и приводит к параболическому распределению скоростей. При турбулентном движении частицы жидкости попадают под влиянием поперечных пульсаций из области более низких скоростей на место более быстро движущихся частиц и вызывают сильное торможение последних и наоборот. В результате такого перемешивания про-фи.шь скоростей в турбулентном ядре потока выравнивается, в ламинарном же пограничном слое, где действует только вязкое трение, касательное усилие по формуле (2-28) возра-стаег из-за большего градиента скорости, а следовательно, по закону равенства действия и противодействия, возрастает и сопротивление, которое стенки канала оказывают потоку. [c.109]

На рис. 12.2 приведен примерный вид поля осредненных скоростей (эпюра скорости) при турбулентном течении в трубопроводе. Следует обратить внимание на ее большую наполненность (большую равномерность) по сравнению с ламинарным течением. Это объясняется тем, что вследствие перемешивания частиц за счет турбулентных пульсаций происходит обмен количеством движения и, как следствие, более равномерное распределение скоростей в поперечном сечении. [c.95]

Рассмотрим подробнее характер накладывающегося на усредненный поток нерегулярного, пульсационного, движения. Это двил<ение можно в свою очередь качественно рассматривать как результат наложения движений (турбулентных пульсаций) различных, как мы будем говорить, масштабов (под масштабом движения подразумевается порядок величины тех расстояний, на протяжении которых существенно меняется Kopo ib движения). По мере возрастания числа Рейнольдса появляются сначала крупномасштабные пульсации чем меньше масштаб движения, те. 1 позже такие пульсации появляются. При очень больших числах Рейнольдса в турбулентном потоке присутствуют пульсации с масштабами от самых больших до очень малых. Основную же роль в турбулентном потоке играют крупномасштабные пульсации, масштаб которых — порядка величины характеристических длин, определяющих размеры области, в которой происходит турбулентное движение в дальнейшем будем обозначать порядок величины этого основного (или внешнего) масштаба турбулентного движения посредством /. Эти крупномасштабные движения обладают наибольшими амплитудами. Их скорость по порядку величины сравнима с изменениями Ли средней скорости на протяжении расстояний I (мы говорим здесь о порядке величины не самой скорости, а ее изменения, поскольку именно оно характеризует скорость турбулентного движения абсолютная же величина средней скорости может быть произвольной в зависимости от того, в какой системе отсчета рассматривается движение) ). Что же касается частот этих крупномасштабных пульсаций, то они — порядка отношения и/1 средней скорости и (а не ее изменения А ) к размерам /. Действительно, частота определяет период повторяемости картины движения, наблюдаемой из некоторой неподвижной системы отсчёта. Но относительно такой системы вся эта картина движется вместе со всей исид-костью со скоростью порядка и. [c.185]

Применим такие соображения к определению порядка величины диссипации энергии при турбулентном движении. Пусть е есть среднее количество энергии, диссипируемой в единицу времени в единице массы жидкости ). Мы видели, что эта энергия черпается из крупномасштабного движеиия, откуда постепенно передается во все меньшие масштабы, пока не диссипируется Б пульсациях масштаба io. Поэтому, несмотря па то, что диссипация обязана в конце концов вязкости жидкости, порядок величины е может быть определен с помощью одних только величин, характерных для крупномасштабных движений. Таковыми являются плотность жидкости р, размеры / и скорость Аи. Из этих трех величин можно составить всего одну комбинацию, обладающую той же размерностью, что и е, т. е. эрг/г-с = см /с Таким способом получаем [c.187]

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]

Турбулентные пульсации скорости тох<е являются источником возбуждения звука в окружающем объеме жидкости. В этом параграфе будет изложена общая теория этого явления [М J Lightliiil, 1952). Будет рассматриваться ситуация, когда турбулентность занимает конечную область Уо, окруженную неограниченным объемом неподвижной жидкости. При этом самая турбулентность рассматривается в рамках теории несжимаемой жидкости — вызываемым пульсациями изменением плотности пренебрегаем это значит, что скорость турбулентного движения предполагается малой по сравнению со скоростью звука (как это предполагалось и во всей главе III). [c.406]

Число Рейнольдса является определяющим параметром не только для количественных характеристик пограничного слоя, но и для самого характера течения. При небольших числах Рейнольдса движение частиц газа имеет упорядоченный слоистый характер, такое течение называется ламинарным. При больших числах Рейнольдса движение частиц газа становится беспорядочным, возникают неравномерные пульсации скорости в продольном и поперечном направлениях, такое течение называется турбулентным. Переход ламинарного течения в турбулентное происходит при определенном значении числа Рейнольдса, называемом критическим. Критическое число Рейнольдса не постоянно и в очень сильной степени зависит от величины начальных возмущений, т. е. от интенсивности турбулентности на-бегагощего потока. [c.281]

На величину критического числа Рейнольдса влияет также интенсивность турбулентности е внешнего потока, определяемая отношением среднего квадратичного значения пульсации скорости к средней скорости. Согласно имеющимся экспериментальным данным, при малых значениях е (е<0,1%) Ккр не зависит от интенсивности турбулентностп внешнего потока, и основной причиной возникновения перехода является потеря устойчивости. При 6 >0,1 % возрастание интенсивности турбулентностп внешнего потока приводит к значительному сокращению ламинарного участка течения (например, при е = 1 % протяженность ламинарного участка на плоской пластине почти в 4 раза меньше, чем при е = 0,1%). Еще более сложным образом на переход влияют масштаб турбулентности и шероховатость обтекаемой поверхности. [c.314]

Как видим, скорость в турбулентном потоке в отличие от ламинарного подвержена из-мененням во времени или, иначе говоря, отличается пульсацией. При этом очень важно, что, несмотря на кажущуюся беспорядочность изменений скорости, осредненное значение ее за достаточно длительный промежуток времени остается все же постоянным. [c.75]

Происходит это таким образом. Находясь на дне, частица может быть прияоднята над ним в результате действия на нее подъемной силы или при перекатывании через гребень песчаной волны. Попав в зону турбулентного перемешивания, она в дальнейшем может перемещаться вверх под действием вертикальной составляющей скорости потока Ну, если эта составляющая больше гидравлической крупности частицы и . А так как Ыу имеет разное значение в различных точках потока, изменяясь вследствие пульсации скорости на величину и у, то частица будет то подниматься, то падать, находясь в непрерывном движении. Наряду с этим она вместе с массой жидкости будет передвигаться в направлении потока со скоростььэ, равной скорости потока. [c.195]

Согласно уравнениям (11.41)—(11.43) величина пульсаций скорости, температуры и давления в турбулентном потоке жидкости определяется через частные производные первого порядка от средней скорости w . и средней температуры Т жидкости по координате z при х = onst, т. е. по нормали к обтекаемой поверхности. [c.396]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...