Течение в переходной области при турбулентном режиме

Переход от ламинарного режима к турбулентному происходит в диапазоне Сг -Рг = 10 . .. 6-10 , определяющим так называемую переходную область. При турбулентном режиме течения коэффициент теплоотдачи а (х) практически не из.меняется по высоте поверхности, так как вместе с ростом толщины пограничного слоя увеличивается интенсивность турбулентного переноса. В области перехода коэффициент теплоотдачи может изменяться от минимального значения, характерного для ламинарного режима, до максимального, соответствующего турбулентному режиму. [c.198]

Картина турбулентного течения жидкого металла в поперечном магнитном поле значительно сложнее, чем в продольном поле, ибо в этом случае поле взаимодействует как с осреднен-ным, так и с пульсационным движением. Воздействие поля на течение проявляется в виде двух взаимосвязанных эффектов — подавления турбулентных пульсаций и эффекта Гартмана. Переход от ламинарного режима к турбулентному в зависимости от числа Гартмана может происходить двояким путем. При малых числах Гартмана картина течения в переходной области близка к картине течения в отсутствие поля. Взаимодействие поля с осредненным течением мало и профиль скорости близок к параболическому. С увеличением числа Re в потоке растут турбулентные пульсации, что приводит к интенсивному перемешиванию жидкости и перестройке параболического профиля скорости в турбулентный. Переход к турбулентному режиму — критический. [c.71]

В то время как для рис. 11.10,а характерно беспорядочное нагромождение кривых, данные, представленные на рис. 11.10,6,. находятся в относительном порядке. При турбулентном режиме течения (Ке>10 ) потери изменяются приблизительно пропорционально Ке-°-2 При ламинарном режиме течения (Ке< 2-10 ) потери изменяются более резко — приблизительно пропорционально Ке °- . На каждом из режимов течения экспериментальные кривые собраны в тесный пучок, что открывает возможность для получения эмпирической расчетной формулы. В переходной области между ламинарным и турбулентным режимами течения наблюдается такой же разброс экспериментальных точек, как на рис. 11.10,а. Поведение турбинной решетки в такой переходной области пока непредсказуемо вследствие недостатка информации относительно точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Результаты экспериментального исследования, проведенного в работе [11,34], несомненно, достоверны в том диапазоне чисел Рейнольдса, который здесь рассматри- [c.332]

Рейнольдса в пограничном слое происходит перестройка течения, вызванная увеличением полной вязкости по сравнению с исходной молекулярной. Вычисленное изменение полной безразмерной вязкости (ij/ x = ф в пограничном слое в переходной области показано на рис. 7.11. В случае ламинарного режима (малые числа Re ) при сделанных предположениях вязкость постоянна в пограничном слое (ф = 1), с увеличением числа Re на графике функции ф возникает максимум, который достигает больших значений при турбулентном режиме течения. Существенной перестройке в переходной области подвергаются также профили скорости, результаты расчетов показаны на рис. 7.12. [c.263]

Определенные особенности имеет расчет трения и теплообмена на шероховатой поверхности. Шероховатость поверхности может ускорить переход к турбулентному режиму течения и привести к увеличению поверхностного трения и интенсификации конвективного теплообмена. В переходной области теплообмен также усиливается. При анализе трения, введя так называемую песочную шероховатость, удалось исключить из рассмотрения форму элементов шероховатости. Отношение высоты эквивалентной песочной шероховатости к толщине ламинарного подслоя является параметром, характеризующим степень ее влияния на величину трения. Если высота шероховатости меньше толщины подслоя, она не влияет на трение. В этом случае поверхность считается гладкой. Когда высота шероховатости значительно превышает толщину ламинарного подслоя, определяющим становится сопротивление формы шероховатости при этом перестает зависеть от числа Re и определяется только высотой шероховатости. В промежуточной области зависит как от высоты шероховатости /г, так и от Re. С увеличением местного числа Маха влияние шероховатости на трение уменьшается. [c.50]

В переходной области течения в гладкой трубе коэффициент сопротивления растет с увеличением числа Рейнольдса (а не падает, как при ламинарном или турбулентном режиме). То же самое относится к числу Стантона, тогда как число Нуссельта в переходной области растет примерно пропорционально Re где п> (тогда как в ламинарном течении в турбулентном n ls). Интенсивность турбулентных пульсаций проходит через резкий максимум вблизи стенки, затем падает при удалении от нее. Эти общие свойства процесса в переходной области оправдывают попытку вывода единообразной интерполяционной [c.149]

При турбулентном режиме рост давления при отрыве намного больше. В области отрыва не существует плато давления, поскольку вихревое движение в турбулентном слое повышает энергию жидкости. Давление на лобовой поверхности уступа подобно давлению в переходно.м режиме степень устойчивости турбулентного течения не столь высока, как у ламинарного, но выше, чем У переходного течения. [c.49]

Число п при ламинарном режиме течения равно единице, а в переходной области и при турбулентном течении оно изменяется в пределах 1<п<2. [c.332]

Влияние степени турбулентности набегающего потока и тем самым режима течения на пространственно-временные распределения /Дх, Ке ) получено сопоставлением поверхностей для Ти == 4.86 и 8.86%. Для = 4.86 уже в переходной области значения превосходят значения поверхности с Ти = 8.86%. Вниз по потоку с возрастанием числа Рейнольдса различие между этими поверхностями увеличивается. При большем значении Ти переход несколько смещен вверх по потоку. Как в стационарном случае, при одних и тех же числах Рейнольдса при ламинарном режиме достигаются большие значения температурного фактора, чем при турбулентном. Рост амплитуды колебаний Ац внешней скорости усиливает колебания температурного фактора во времени при всех режимах течения. На фиг. 8 увеличение Ац от 0.147 до 0.352 приводит к возрастанию амплитуды колебаний 1 , причем различие поверхностей 7 и 2 начинается в переходной области и заметнее вниз по потоку. [c.94]

В переходном режиме коэффициент сопротивления трения зависит не только от шероховатости, но и от числа Рейнольдса. Л. Прандтль и Г. Шлихтинг, исходя из логарифмического закона скоростей и допущения об аналогии между течением в трубе и в турбулентном пограничном слое, выполнили расчеты коэффициента сопротивления трения во всех трех режимах течения. На рис. 9.6 результаты этих расчетов представлены в виде номограммы. Два семейства кривых создают удобство в пользовании номограммой при выполнении вариантных расчетов. Штриховой линией обозначена граница квадратичной области. Номограмма построена на основе предположения, что турбулентный слой начинается от переднего края пластины. [c.372]

В области переходного режима 2300 < Re < 1 большое влияние на теплообмен оказывает, как и при ламинарном движении, свободная конвекция. В настоящее время не имеется достаточно удовлетворительных методик расчета теплоотдачи в переходном режиме. Приближенно коэффициент теплоотдачи в этой области может быть оценен по данным рис. 2.42. Максимальное значение а соответствует турбулентному течению [уравнение (2.277)], наименьшее значение а может быть рассчитано по уравнению (2.272). [c.186]

В области чисел Re от 2000 примерно до 5000 режим течения жидкости в трубе отличается от режима течения при больших значениях критерия Рейнольдса, когда уже имеет место полностью развитое турбулентное течение в основной массе потока. В указанной области, переходной от ламинарного режима течения к развитому турбулентному, имеет место непрерывное возрастание степени турбулентности потока с ростом числа Re. [c.212]

Следует заметить, что упомянутая выше приближенность полученных выражений (ИЗ) и (114) объясняется не их неточностью, а неполным соответствием в значительной области изменения Re предположения, при котором они получены, реальным условиям течения потока в решетке. Выражение (113) соответствует полностью ламинарному слою, выражение (114) — полностью турбулентному слою. В действительности первый случай в решетке может быть только при малых Re, а второй — только при больших Re. При промежуточных значениях Re на части поверхности может иметь место ламинарный слой, на остальной — турбулентный. Так, на конечном участке области сильного влияния Re на некоторой части поверхности выходной кромки может иметь место турбулентный слой. Используя при этих Re зависимость (113), мы несколько завышаем влияние числа Re. На начальном же участке области 3 на поверхности входной части лопатки характер течения среды в пограничном слое может быть ламинарным. Использование при этих значениях Re зависимости (114) приводит к некоторому занижению влияния числа Re. Поэтому выражения (113) и (114) будем рассматривать как приближенные. Область же изменения Re, в которой обе полученные зависимости дают теоретически погрешность расчета, будем называть переходной (рис. 43, область 2). Как показывают опыты, верхняя граница этой области в некоторой мере зависит от степени конфузорности и типа профилей. В сопловых решетках широко применяемого типа с профилями лопаток ТН-2, 356 и с близкими к ним эта граница при расчетном режиме расположена при Re = = (6—7)10 В решетках, имеюш,их меньшую конфузорность, чем упомянутые, указанная граница наступает раньше. В так [c.93]

На рис. 7.4 даны опытные значения коэффициента сопротивления гладких труб в зависимости от числа Не, подсчитанного по средней скорости. Прямая 1 соответствует ламинарному течению и построена по теоретической формуле (6.16). Кривая 3 относится к турбулентному течению в трубе и построена по формуле (7.34). Теоретические кривые хорошо подтверждаются экспериментальными исследованиями, проведенными многими авторами. Эксперимент также показывает, что между режимами ламинарного течения и развитого турбулентного течения в трубах существует некоторая переходная область, соответствующая числам Ке примерно 2,3-10 ...3,8-10 . Приведенные коэффициенты сопротивления относятся к достаточно длинным трубам, так как на начальном участке при входе в трубу эпюра скоростей изменяется. [c.171]

Коэффициент теплоотдачи при продольном омывании, поверхностей нагрева зависит от режима течения жидкости. В котельных агрегатах, как правило, имеет место развитое турбулентное движение (дымовых газов, воздуха, воды, пара). Лишь в пластинчатых воздухоподогревателях, в которых течение характеризуется числами Рейнольдса менее 104, имеется переходная область от ламинарного к турбулентному режиму. [c.41]

Переходный режим. Между верхней границей области ламинарного режима течения в трубах и нижней границей турбулентного существует область переходного режима. Если число Рейнольдса для потока в трубе равно Не 2-10 , то установится ламинарный режим, если же Ке ЫО, то — турбулентный. Однако даже при малых числах Рейнольдса режим течения может стать турбулентным на большом расстоянии от входа в трубу, например, при х й 500 это происходит уже при Ке 2,6-10 . [c.209]

Размер области отрыва наибольший в ламинарном потоке, наименьший в турбулентном потоке и промежуточный в потоке переходного типа. Давление в области отрыва меньше по сравнению с давлением вверх по потоку от отрыва. Давление в области отрыва наименьшее в турбулентном потоке, наибольшее в ламинарном потоке и промежуточное в потоке переходного типа. Около уступа давление постоянно при любом режиме течения. [c.248]

Плазменный поток на срезе сопла плазмотрона имеет ламинарный, турбулентный или смешанный характер в зависимости от числа Рейнольдса. В работах [33, 78] определены границы областей существования ламинарных и турбулентных режимов течения на срезе сопла дугового плазмотрона в зависимости от числа Рейнольдса, определяемого через расход газа G, диаметр сопла и коэффициент вязкости, соответствующий средней температуре потока, вычисляемой из энергетического баланса плазмотрона. По данным [33], при Re < ИОн-250 плазменный поток на срезе сопла ламинарный, при Re > 300- 800 — турбулентный, а в промежуточной области чисел Re режим течения переходной. В работе [78] ламинарным поток считается при Re < 630, а турбулентным — при Re > 850. В промежуточной области, как и ранее, течение является переходным. Помимо этого, на ламинарность и турбулентность течения существенно влияет режим горения электрической дуги или иного разряда. Так, в дуговых плазмотронах при малой длине дуги (/д =< 0,5 см) в дуговом канале [c.147]

Переходная область течения имеет место на определенной длине стенки. В среднем теплоотдача при переходном режиме возрастает от величины, соответствующей ламинарному течению, до величины, соответствующей турбулентному движению жидкости. [c.225]

Несмотря на большое число публикаций в этой области исследований, считается, что проблема интенсификации теплообмена при переходном и турбулентном режимах течения в каналах изучена недостаточно. [c.536]

В [184] показано, что область переходного режима течения в каналах для интенсификации теплообмена является более перспективной, чем область турбулентного течения. Были получены эффекты увеличения коэффициентов теплоотдачи в 3,5 раза при помощи поперечной накатки (см. рис. 12.12) достаточно большой высоты d/D = 0,91) с относительными шагами S/D = 0,5-5-1. Одновременно авторы показали, что при развитом турбулентном течении капельной жидкости целесообразно применять турбулизаторы, имеющие небольшую высоту и малые шаги. Для практических расчетов теплообмена при переходном режиме течения в каналах с поперечными накатанными турбулизаторами рекомендуется [184] пользоваться табл. 12.8, в которой даны соотношения Nu/Nuq и для различных условий течения. При этом значения числа Нуссельта для случая теплообмена в гладкой трубе рекомендуется рассчитывать при средней для трубы температуре жидкости по выражению [c.537]

Теплообмен в шахматных поперечно-омываемых пучках труб при турбулентном течении изучен достаточно полно [18—34] в широком диапазоне поперечных и продольных Si=s /d шагов ]> 1.13 4 > > 1.075), что является удовлетворительным для потребности практики. При обобщении опытных данных были использованы результаты работ различных авторов, что, с одной стороны, увеличивает обш ность аппроксимирующих зависимостей, а с другой, — включает в рассмотрение погрешности, свойственные различным методам (метод локального моделирования, метод регулярного режима, дискретное определение температуры поверхности и т. д.). Недостаточно исследованной оказалась область шагов труб ( 3 и б сСО-Э), т. е.. область, переходная от шахматных к коридорным пучкам. В настоящем разделе приводятся дополнительные данные для этой области и на базе изучения структуры потока сделана попытка детального обобщения опытного материала с учетом большой актуальности этой проблемы для различных отраслей техники. [c.19]

Интенсивность процесса переноса импульса, тепла и вещества при ламинарном режиме течения, как известно, определяется молекулярным обменом. При развитом турбулентном режиме течения роль молекулярного обмена становится исчезающе малой, молекулярный обмен уступает место молярному. Наиболее сложный характер имеет, однако, механизм обмена в промежуточной области течения, где оба вида явлений переноса — молекулярный и молярный — соизмеримы по величине и взаимодействуют неаддитивным, нелинейным образом. Это обстоятельство придает специфичный характер закономерностям переноса в переходной области течения, отличным от аналогичных закономерностей для чисто ламинарного или тур булентпого режимов. Физически разумная интерполяционная формула для некоторой закономерности в переходной области должна в пределе переходить в формулы, справедливые соответственно для ламинарной и турбулентной областей течения. Более того, переход этот должен соверщаться, как правило, со слабым разрывом на нижней критической границе (скачок производной) и асимптотически — на верхней. Такой вид перехода типичен для интегральных характеристик (сопротивление, теплоотдача и др.), тогда как плавный переход на обеих границах характерен для локальных (профили скорости, температуры и др.). [c.149]

Схема переходного процесс а. Допустим, что мы имеем дело с устойчивым ламинарным состоянием течения, которому отвечают вполне упорядоченные закономерности. Как известно, при увеличении характерной координаты состояния — числа Рейнольдса — и достижении нижнего критического значения R kp.h ламинарное движение теряет свою устойчивость. При дальнейшем росте числа Re происходит постепенное упорядочение режима течения и система переходит в новое устойчивое состояние — развитого турбулентного течения. Для последнего характерны свои закономерности (трения, теплообмена и др.). В этой картине переходного процесса основным является смена одного порядка другим, происходящая при неограниченном росте координаты состояния числа Re, отражающего борьбу двух тенденций, двух взаимоисключающих режимов — вязкостного и инерционного. Естественно, что отсчет числа Re как координаты состояния в переходной области следует вести не от нуля, а от нижнего критического значения Rskp.h при прочих данных условиях. Известно, например, что для обычных условий течения жидкости в трубе нижнее значение Некр.н 2 300 но при тщательном устранении возмущений оно может быть доведено до и более. Это обстоятельство, равно как и учет других побочных факторов, влияющих на переходный процесс (геометрия канала, начальные возмущения и пр.), должно отразиться при выборе эмпирических констант в интерполяционной формуле. [c.150]

I, При отсутствии магнитного поля на экспериментальном участке с большой относительной длиной - исследовать экспериментальным путем зависимость числа Нуссельта от числа Пекле с целью обнаружения резкого изменения числа Нуссельта в переходной области. 2, Выяснить возможность снижения конвективного теплообмена до уровня, соответст-вупцего ламинарному режиму течения, путем наложения на турбулентное течение в трубе жидкого металла продольного магнитного поля. [c.156]

Степень турбулентности Ео определяет добавочные возмущения, которые действуют на пограничный слой со стороны его внешней границы. Чем больше значение Ес, тем меньше размеры переходной области и ниже критическое значение Re. Положение переходной области и ее размеры заметно меняются в зависимости от характера внешнего течения. Если скорость в направлении движения жидкости падает, а давление растет dp/dx>0), т. е. имеет место диффузор-ное течение, устойчивость ламинарного течения резко снижается и переход к турбулентному течению происходит при более низких значениях Re, чем в случае безградиентного течения. Наоборот, при конфузорном течении область перехода сдвигается в зону более высоких значений, Re и одновременно растет ее протяженность. Стабилизирующее влияние ускоряющихся потоков очень велико и объясняется резким увеличением сил трения в пристеночной области. При некоторых условиях под действием возрастающих вязких напряжений происходит не только расширение области ламинарного течения, но и полное гашение уже развившегося турбулентного режима. Внешнее течение при ламинарном пограничном слое характеризуется обычно безразмерным параметром следующего вида f=(dujdx) . Тогда для оценки величины Re Kp2 можно воспользоваться полуэмпирической формулой А. П. Мельникова, которая одновременно учитывает влияние обоих рассмотренных факторов [c.166]

Как ламинарное, так и турбулентное дви кения возможны, вообще говоря, при всех числах Рейнольдса. Однако фактически имеет место лишь тот режим движения, который при данных условиях оказывается устойчивым. При малых значениях числа Рейнольдса устойчив ламинарный режим движения при больших значениях числа Рейнольдса этот режим не хтойчив и при всяком, даже малом, возмущении внезапно, скачком, переходит в турбулентный режим. Между малыми и большими значениями числа Рейнольдса имеется промежуточная, так называемая переходная, область, в которой оба режима движения неустойчивы здесь можно наблюдать как ламинарное течение, так и его внезапный переход в турбулентное. Значение числа Рейнольдса, отделяющее область ламинарного течения от переходной области, называется критическим числом Рейнольдса и обозначается Вцр. (Иногда вводят также понятие о втором критическом числе Рейнольдса, отделяющем переходную область от области развитой турбулентности.) [c.463]

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что расслоенная структура при турбулентном режиме течения фаз смеси существует в основном в гидравлически гладкой (блазиуской) области. Поэтому принимаются блазиусовские законы распределения скоростей (в каждой фазе) и касательных напряжений. Последние в зависимости от величины критерия Рейнольдса заменяются напряжениями в переходной или шероховатой областях турбулентного режима течения. Следуя методике [85] исследуется расслоенное течение в плоскопараллельном канале. Затем результаты этого исследования распространяются на течение в круглой трубе. [c.87]

Режим течения в динамич. П. с. за-вутсит от Рейнольдса числа Не и может быть ламинарным или турбулентным. При ламинарном режиме отд. ч-цы жидкости (газа) движутся по траекториям, форма к-рых близка к форме обтекаемого тела или условной границы раздела между двумя жидкими (газообразными) средами. При турбулентном режиме в П. с. на нек-рое осред-нённое движение ч-ц жидкости в направлении осн. потока налагается хаотическое, пульсационное движение отд. жидких конгломератов. В результате интенсивность переноса кол-ва движения, а также процессов тепло- и массопереноса резко увеличивается, что приводит к возрастанию коэфф. поверхностного трения, тепло- и мас-сообмена. Значение критич. числа Рейнольдса, при к-ром в П. с. происходит переход ламинарного течения в турбулентное, зависит от степени шероховатости обтекаемой поверхности, уровня турбулентности внеш. потока, Маха числа М и нек-рых др. факторов. При этом переход ламинарного режима течения в турбулентный с возрастанием Ее происходит в П. с. не внезапне, а имеется переходная область, где попеременно чередуются ламинарный и турбулентный режимы. [c.556]

В обоих случаях (локальные и интегральные характеристики) при переходе от одних закономерностей, присущих ламинарному течению, к другим, присущим турбулентному режиму, своеобразие нелинейнего взаимоналожения эффектов различной (молекулярной и молярной) природы проявляется качественно одинаково. Темп изменения некоторой характеристики обычно быстро возрастает в начале переходной области, а затем падает. В среднем в промежуточной области он выше, чем в обеих предельных, иногда даже меняет знак. [c.149]

Как известно, гидродинамика и теплоотдача при переходном режиме течения зависят от ряда факторов, трудно поддающихся учету. При пленочном течении в первую очередь они зависят от скорости и степени турбулентности пленки, вытекающей из распределительного устройства, и расстояния от него. Поэтому формула (22) для переходной области чисел Re не обладает универсальностьо. Тоже самое относится и к формулам других исследователей. Этот факт хорошо иллюстрирует фйг. 3, где [c.48]

В некоторых случаях течение жидкости имее-г перемежающийся характер в одной и той же точке пространства происходит смена ламинарного режима турбулентным через неравномерные промежутки времени. Это так называемая "переходная область течения". Переход ламинарного режима течения жидкости в турбулентный связан с потерей устойчивости ламинарного движения при наложении на него малых возмущений в виде двумерных колебаний, распространяющихся в направлении основного течения, [c.22]

Полученные расчетные кривые показаны на рис. 38. На график нанесены также и экспериментальные точки, найденные в результате испытаний насадков диаметрами от 0,22 до 3 мм с относительными длинами от 3 до 120, а также опытные значения коэффициента расхода ц по данным [18]. Как видно из графика, все экспериментальные точки располагаются очень близко к теоретическим кривым и, следовательно, определение коэффициента расхода насадка как короткой трубы с учетом начального участка является правомерным. Так как насадок представляет собой фубу с острыми кромками ка входе, то переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при Re = 10 . В переходном режиме в области Re= 2-10 —4-10 кривая зависимости коэффициента расхода насадка от числа Рейнольдса имеет заметный излом. [c.112]

На фиг. 48 приведены результаты измерений теплового потока при переходном режиме течения в области отрыва. В этом случае переход происходил задолго до конического расширения в точке дгпер-х7 и тепловой поток к цилиндру перед переходом был несколько больше расчетного для присоединенного пограничного слоя на конусе с углом, равным углу наклона поверхности области отрыва. Ниже точки перехода тепловой поток к цилиндру был существенно меньше расчетного для турбулентного присоединенного пограничного слоя на конусе с углом, равным углу наклона поверхности области отрыва. [c.144]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...