Пограничный слой ламинарный струйный

На поверхности тангенциального разрыва в связи с ее неустойчивостью возникают вихри, беспорядочно движущиеся вдоль и поперек потока вследствие этого между соседними струями происходит обмен конечными массами (молями) вещества, т. е. поперечный перенос количества движения, тепла и примесей. В результате на границе двух струй формируется область конечной толщины с непрерывным распределением скорости, температуры и концентрации примеси эта область называется струйным турбулентным пограничным слоем. При очень малых значениях числа Рейнольдса струйный пограничный слой может быть ламинарным, но на этом сравнительно редком случае течения мы не останавливаемся. [c.361]

Турбулентное движение - это сложное движение материи - сплошной среды - жидкости, газа и плазмы. Турбулентное движение возникает или при движении потока вязкой феды возле твердой поверхности, или при относительном движении двух потоков вязкой среды. В зависимости от конкретного движения внешние признаки, характерные только для турбулентного движения, могут быть различными. В сравнении с ламинарным турбулентное движение в трубах и каналах характеризуется резким увеличением сопротивления. При струйном течении ст]эуя, вытекающая из отверстия, имеет меньшую скорость, чем ламинарная нормальное сечение струи больше и струя быстрее размывается. При внешнем турбулентном движении толщина пограничного слоя и сопротивление движению больше. Теплообмен между турбулентным потоком и твердой поверхностью происходит более интенсивно, чем при ламинарном движении. [c.11]

В настоящее главе рассмотрены следующие процессы взаимодействия неограниченного и струйного потоков с пластиной а) теплообмен в ламинарном пограничном слое, осложненный действием градиента давления теплообмен в турбулентном пограничном слое, осложненный действием градиента давления б) теплообмен в пристенном пограничном слое, осложненный действием градиента давления и высокой степенью турбулентности внешнего течения описание режимов течения, в пристенном пограничном слое приведено в специальной литературе [5, 94]. [c.159]

Струйный пограничный слой. В отличие от пристенного слоя струйный образуется при вытекании струи из отверстия или сопла в безграничную среду той же плотности и вязкости. Если, например, струя вытекает из бесконечно узкой щели и сохраняется ламинарный режим, то картина течения имеет вид, приведенный на рис 1.35. Между осью [c.42]

Эта теория хотя и основана на грубом допущении о постоянстве коэффициентов турбулентного обмена по всему поперечному сечению струйного пограничного слоя, однако позволяет простым пересчетом перейти от результатов изучения ламинарных струйных течений к турбулентным. [c.198]

Для решения задачи о распределении параметров в поперечных сечениях струйного пограничного слоя используются уравнения Навье-Стокса (для ламинарной струи) или уравнения Рейнольдса (для турбулентной струи) совместно с уравнением неразрывности. Вследствие того, что течение в свободной струе является направленным, изменение скоростей поперек струйного пограничного слоя значительно более интенсивно, чем в направлении струи. Поперечные составляющие скорости во много раз меньше продольных. Кроме того, свободная струя, как уже отмечалось, приближенно считается изобарической. С учетом указанных условий уравнения движения могут быть существенно упрощены и приведены к уравнениям пограничного слоя (см. п. 13). 6 Зак. 935 81 [c.81]

В результате интегрирования для ламинарного плоского изобарического струйного пограничного слоя несжимаемой жидкости находят наиболее важную продольную составляющую скорости [5] [c.82]

Структура ламинарных и смешанных струй. Явление перехода ламинарного течения в турбулентное в струйном пограничном слое имеет место почти во всех малогабаритных струйных элементах низкого давления. [c.113]

Плазменный поток на выходе из сопла плазмотрона, не может сразу приобрести структуру, типичную для развитого турбулентного пограничного слоя, особенно когда течение в начальном сечении было ламинарным. В этом случае область перехода от течения газа в канале к струйному течению особенно велика, ярко светящееся ядро струи остается ламинарным [85] (рис. 85) и сохраняется на больших расстояниях вниз по течению [28]. Поскольку в ламинарной струе смешение носит значительно менее интенсивный характер, чем в турбулентной, то зона смешения также значительно уже, что, как было показано выше, приводит к более плавному спаду температуры и скорости вдоль оси струи. Этот спад может быть даже меньше, чем в случае турбулентных слабо-подогреваемых струй (см. рис. 87 и 88). Наличие участка ламинарного течения и зависимость его длины от числа Рейнольдса приводит к тому, что параметры струи, относящиеся к отдаленным сечениям, в зоне развитой турбулентности тоже становятся зависящими от Ре. [c.157]

Структура следа за движущимися телами. Течение в следе за телами, движуш,имися в безграничной неподвижной жидкости, обладает всеми атрибутами свободных струйных течений и может быть рассчитано методами теории пограничного слоя [184]. Заметим, что спутные течения позади движуш,егося тела почти всегда являются турбулентными, даже если пограничный слой на теле остается ламинарным. Это является следствием наличия точек перегиба на всех без исключения профилях скорости спутного потока. Как известно [184], такие распределения скорости являются особенно неустойчивыми. [c.30]

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]

Гидродинамические условия развития процесса. При продольном течении жидкости вдоль плоской поверхности происходит образование гидродинамического пограничного слоя, в пределах которого вследствие сил вязкого трения скорость изменяется от значения скорости невозмущенного потока Шо на внешней границе слоя до нуля на самой поверхности пластины. По мере движения потока вдоль поверхности толщина пограничного слоя посте-ленно возрастает тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости. На небольших расстояниях от передней кромки пластины пограничный слой весьма тонкий и течение жидкости в нем носит струйный ламинарный характер. Далее, на некотором расстоянии дгкр в пограничном слое начинают возникать вихри и течение принимает турбулентный характер. Вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, однако в непосредственной близости от поверхности они затухают, и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой. Описанная картина развития процесса показана на рис. 3-1. [c.64]

В случае, когда вещество С. способно смешиваться с веществом внеш. среды, на её поверхности образуется область вязког о перемешивания—струйный пограничный слои. В зависимости от режима течения в этом слое различают С. ламинарные и турбулентные. Так, С., выте-каюпщя из сопла реактивного двигателя летящего самолёта,— пример турбулентной сверхзвуковой С., вытекающей в спутный поток, к-рый в зависимости от скорости полёта самолёта может быть дозвуковым или сверхзвуковым. [c.12]

В настоящей работе приводятся решения некоторых задач о гетерогенном каталитическом горении на поверхности тела (пластина, конус), омываемого безграничным или струйным ламинарным потоком газа малой или большой скорости. Для случая безграничной пластины обсуждается также решение для турбулентного пограничного слоя. Для движения газа с большой скоростью дается анализ картины перераспределения полной энергии для самого общего случая взаимонало-жения трех кинетических процессов — теплопроводности, внутреннего трения и диффузии. Даны постановка и решение новых задач о горении турбулентных струй неперемешанных газов (задачи о крае струи и о спутных потоках). При этом рассмотрение ведется для случая конечной скорости реакции. [c.158]

При теоретическом исследовании линейной устойчивости слоя смешения (неустойчивость Кельвина-Гельмгольца) в качестве исходного задается профиль скорости в виде гиперболического тангенса, характерный для сформировавшегося ламинарного слоя смешения. Между тем в выходном сечении формируется ламинарный пограничный слой Блаузиуса, для которого характерна неустойчивость Толмина-Шлихтинга. Однако в теориях линейной устойчивости слоя смешения перестроение профиля скорости от пограничного слоя Блаузиуса до струйного профиля скорости никак не учитывается. [c.23]

Не следует забывать, что еще в недалеком прошлом шла дискуссия по вопросу о том, равняется ли нулю скорость реальной жидкости иа поверхности обтекаемого ею тела или нет. Жуковский и Прандип. первые решительно встали на точку зрения прилипания жидкости к стенке правильность этого воззрения, лежащего в основе теории пограничного слоя, в дальнейшем была подтверждена многочисленными опытами. Работы советских ученых в области теории ламинарного и турбулентного пограничного слоя, а также по общей теории турбулентности представляют исключительный интерес работы Л. Е. Калих- мана, Л. Г. Лойцянского, А. П. Мельникова и К. К. Федяевского ио плоскому и пространственному, ламинарному и турбужнтному пограничному слою в несжимаемой жидкости, относящиеся к периоду 1930—1945 гг., замечательные исследования А. А. Дородницына 1939—1940 гг. по теории пограничного слоя в сжимаемом газе, практические методы расчета турбулентных струй, указанные Г. И. Абрамовичем, и другие результаты советских ученых оставили далеко позади зарубежные исследования в этой области. Все практические расчеты пограничного слоя, необходимые для определения профильного сопротивления крыла и фюзеляжа самолета, сопротивления корпуса корабля, потерь энергии в лопастных аппаратах турбомашин, а также расчеты различных струйных механизмов (эжекторов и др.) ведутся у нас в Союзе по методам, принадлежащим советским ученым. [c.37]

Полуограниченная струя. Струя, распространяющаяся с одной стороны вдоль твердой стенки, а с другой соприкасающаяся с безграничной средой жидкости, называется полуограниченной. Простейшим случаем полуограни-ченной струи можно считать распространение ее вдоль плоской поверхности. Основной особенностью полуограниченной струи является то, что с внешней стороны она распространяется как свободная струя, а со стороны твердой поверхности испытывает тормозящее воздействие, в результате чего вдоль твердой поверхности образуется пристенный пограничный слой ППС (рис. 23, а). Сечение, в котором струйный пограничный слой смыкается с пристенным слоем, называется переходным. От начального до переходного сечения простирается начальный участок. На этом участке между струйным и пристенным пограничными слоями располагается ядро струи. За переходным сечением лежит основной участок струи. В зависимости от режима течения пристенный слой может быть ламинарным или турбулентным. Его толщина бс определяется в соответствии с режимом течения но формулам (100) или (101). [c.89]

Для конических струйных течений с добавочной радиальной составляющей скорости в кольцеобразном источнике Г. В. Сквайр получил наряду с решениями уравнений пограничного слоя также решения полных уравнений Навье — Стокса, что позволило сравнить те и другие решения в отношении точности. В таких радиальных струях скорости также обратно пропорциональны расстоянию от источника. Полученные результаты можно распространить и на случай турбулентных струй, если только заменить кинематическую вязкость на кажущуюся кинематическую вязкость (см. главу XXIV). Случай, когда плоская или осесимметричная струя встречает на своем пути перпендикулярную к ней стенку и затем растекается вдоль этой стенки, рассмотрен М. Б. Глауэртом [Щ как для ламинарного, так и для турбулентного течения. [c.226]

Б. Турбулентное течение. Это течение, в кото-)ом преобладают силы инерции, возмущающие поток. Название режима происходит от латинского слова turbu-tus — вихрь. Перемещение частиц жидкости в этом случае неупорядочено. Частицы движутся, в основном, вдоль оси потока, в направлении течения жидкости, но в то же время частицы совершают беспорядочные отклонения в стороны, в направлении стенок канала. В результате упорядоченное струйное течение разрушается и происходит интенсивное перемешивание частиц жидкости в потоке. Но даже если в целом поток является турбулентным, в пограничном слое непосредственно у стенки всегда имеется тонкий ламинарный слой движущейся жидкости. [c.224]

Картины потока свидетельствуют, в частности, о том, что на тыльной стороне омываемых труб наблюдается циркуляционное течение и область ср 90° имеет во внешнем течении, в пристенной части, поток, скорость которого направлена навстречу основному течению. В соответствии со схемой, показанной на рис. 1.8, наблюдается следующая структура потока. В передней части труб на криволинейной стенке образуется ног аничный слой с отрицательным продольным градиентом давления. Внешний поток имеет повышенную турбулентность, что усиливает обменные процессы в пограничном слое. При ср=80- -90 пограничный слой отрывается, формируя в тыльной части циркуляционную зону. В тыльной части трубы создается возвратный пограничный слой с циркуляционной зоной во внешнем течении. Структура пограничного слоя может быть и турбулентной, и ламинарной. Внешний поток при Ке 2000 всегда турбулентный. Турбулентность внешнего потока соответствует турбулентности струйного течения. Все параметры указанных отдельных участков потока зависят от геометрии пучков, чисел Ке, Ти и Рг, а также от температурных условий. Поскольку при омывании пучков большую роль играют отрывные течения, ниже приводится анализ закономерностей теплообмена в этом случае. [c.7]

Термическое сопротивление струйного ядра потока пренебрежимо мало по сравнению с термическим сопротивлением пограничного слоя при Рг=0.7, и закономерность локального теплообмена в пучках отражает структуру пограничного слоя. Используем для анализа структуры пограничного слоя в пучках величину п как индикатор структуры. При этом следует иметь в виду, что влияние турбулентности сказывается в основном на точке перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, а на величину п оно небольшое как в ламинарной, так и в турбулентной областях (хотя общий уровень теплообмена повышается). Значения параметра п были подсчитаны исходя из эпюр Ки=/(ф, Ке). На рис. 1.9 приведены п для различных рядов пучка. Из графиков видно, что характерные особенности устанавливаются со 2-х и 3-х рядов и в дальнейшем для глубинных рядов сохраняются. Как известно, для одиночного цилиндра при ср=0 п=0.5, при ср=180° п=0.8, т. е. характер омывания в этом случае совпадает с условиями омывания 1-го ряда пучка. Для глубинных рядов труб характер пограничного слоя существенно меняется. Наиболее консервативной является область передней критической точки шахматного пучка, где пограничный слой в докритической области чисел Ке остается ламинарным для всех рядов. Характер омывания в области задней критической точки меняется, и пограничный слой ламинаризируется. Для коридорного пучка в области задней критической точки в глубинных рядах пограничный слой становится ламинарным, по-видимому, вследствие резкого изменения уровня скоростей (местных чисел Ке) в застойной области между трубами. В области же передних критических точек, наоборот, пограничный слой становится турбулентным вследствие интенсивной турбулизации. Все эти выводы сделаны для пучка с 15 1=6. 2=2, [c.15]

Опыты показывают, что свободная турбулентность имеет двоякую структуру. Основная часть пульсаций имеет сравнительно малый масштаб и высокие частоты от нескольких килогерц до 200 Гц и содержат основную часть турбулентной энергии. На эту структуру налагается система больших вихрей с частотой пульсаций порядка 20.... 30 Гц. Расширение свободных турбулентных струй определяется движением этих вихрей, для которых справедлива зависимость (17.6). Большие вихри искривляют границы пограничного слоя с ядром постоянной скорости и с окружающей средой и осуществляют захват нетурбулентной жидкости. Эта модель предполагает наличие сравнительно резкой границы между турбулентной и нетурбулентной жидкостью, что подтверждается опытом. В тонком слое, в месте соприкосновения турбулентной и нетурбулентной жидкостей, должна проявляться вязкость, так как передача завихренности может происходить только за счет сил сдвига. Этот тонкий слой называется ламинарным надслоем, по аналогии с ламинарным подслоем в турбулентном пограничном слое на твердой поверхности. Очевидно, что в области границ струйного пограничного слоя течение имеет перемежающийся характер, так как через данную точку пространства хаотически во времени проходят моли жидкости различной степени турбулентности. На рис. 17.1 сопоставляются поле скорости и коэффициент перемежаемости у (см. п. 6.1) в сечении основного участка струи. Вблизи оси струи коэффициент перемежаемости равен единице, а в области границы он резко падает до нуля. Характерно, что ширина струи, определенная по пульсациям скорости, т. е. по у, всегда превышает ширину, определенную по осредненной скорости. График распределения степени турбулентности ги = ы Ыт по сечению основного участка струи показывает неравномерность этого распределения. Максимум интен- сивности примерно соответствует максимуму йи (1у. [c.333]

В случае, когда в-во С. способно смешиваться с в-вом внеш. среды, на границе раздела образуется монотонно расширяющаяся вдоль С. область вязкого перемешивания — струйный пограничный слой. В зависимости от режима течения в слое перемешивания различают С. ламинарные или турбулентные. С., вытекающая из сопла реактивного двигателя летящего самолёта,— пример турбулентной сверхзвуковой С., вытекающей в спутный поток, к-рый в зависимости от скорости полёта самолёта может быть дозвуковым или сверхзвуковым. В дозвуковой С. статич. давление в любой точке С. постоянно и равно давлению в окружающем пр-ве. Такие С., наз. изобарическими, широко распространены в различных техн. системах. На срезе сопла спутной изобарич. С. (сечение аа, рис. 1) скорость течения Уо отличается от скорости спутного потока %. На границе С. и внеш. потока образуется пограничный слой Т, состоящий из газа С. и увлечён- [c.729]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...