Струя пристеночная

Торможение сверхзвукового рабочего газа преградой открытого типа (см. рис. 1.3) сопровождается возникновением в струе пристеночного скачка уплотнения, который может быть как прямым, так и косым, присоединенным к поверхности тела или отошедшим от него. Прямой (центральный) скачок уплотнения располагается перед затупленной осесимметричной преградой или конусом с большим углом раствора Косой скачок отходит от наклонной плоскости (Ф 7 90 ) или присоединен к вершине острого конуса. В любом случае взаимодействие пристеночного скачка уплотнения с волнами в струе приводит к их интерференции и формированию затормаживающей системы волн. Важным элементом этой системы являются ударно-волновые структуры (УВС), которые образуются на линиях пересечения газодинамических разрывов. [c.21]

Реальная физическая задача об обтекании заданного тела, разумеется, однозначна. Дело в том, что в действительности не существует строго идеальных жидкостей всякая реальная жидкость обладает какой-то, хотя бы и малой, вязкостью. Эта вязкость может практически совсем не проявляться при движении жидкости почти во всем пространстве, но сколь бы она ни была мала, она будет играть существенную роль в тонком пристеночном слое жидкости. Именно свойства движения в этом (так называемом пограничном) слое и определят в действительности выбор одного из бесчисленного множества решений уравнений движения идеальной жидкости. При этом оказывается, что Е общем случае обтекания тел произвольной формы отбираются именно решения с отрывом струй (что фактически приводит к возникновению турбулентности). [c.34]

Добавляя в пристеночную область турбулентного потока воды или воздуха (жидкости или газа) соответствующим образом подобранные частицы, можно, как показывает эксперимент, существенным образом (на 60—80%)снизить гидродинамическое сопротивление. Заметим, что введение таких частиц в струи, след и другие потоки свободной турбулентности (в которых нет стенок) также сильно влияет на их структуру, например пожарная струя делается более компактной и более дальнобойной и пр. [c.344]

На основании экспериментов для каждого режима двухфазного потока получались кривые изменения температуры стенки по длине трубы. Изменение средней температуры воздуха по длине трубы определялось расчетным путем. Для этого труба разбивалась на 12 участков длиной по 100 мм. Для каждого участка, пользуясь средними значениями температуры стенки и локального коэффициента теплообмена, полученного для случая обдувки стенки одним воздухом, путем последовательных приближений на основе теплового баланса определялась средняя температура потока воздуха. Для начального сечения она принималась равной температуре входящего в завихритель воздуха. Для выходного сечения определенные расчетным путем значения температуры сравнивались с замеренными с помощью подвижной термопары у пристеночной зоны, где был сосредоточен выход воздушной струи. При этом разница в их численных значениях не превышала 5%. [c.202]

Для практических целей более применим, видимо, пристеночный вдув активной струи, показанный на рис. 10.12,г. Струя жидкости с повышенной энергией вдувается через щелевой канал вдоль стенки, обеспечивая для основного потока своеобразную подвижную границу. При этом резко повышается устойчивость движения жидкости. [c.284]

В последние 3-4 десятилетия произошли существенные изменения в понимании природы турбулентности в свободных струях, слоях смешения, следах и пристеночных течениях, связанные с открытием крупномасштабных когерентных структур. Когерентные структуры - это крупномасштабные периодические вихревые образования, которые возникают вследствие неустойчивости слоев смешения, развиваются и взаимодействуют друг с другом на фоне мелкомасштабной турбулентности. Эти структуры имеют масштабы, соизмеримые с поперечным размером слоя смешения, и характеризуются достаточно большим временем существования. Интерес к изучению когерентных структур обусловлен их важной ролью в процессе турбулентного перемешивания, горения и генерации аэродинамического шума. Наиболее важным аспектом существования этих структур в струйных течениях является возможность управления турбулентностью с помощью прямого воздействия на эти структуры. [c.7]

При сравнительно малых расстояниях сопла от экрана увеличение вдоль по потоку масштаба вихрей в слое смешения и соответствующее уменьшение (примерно на порядок) их частоты не могут происходить за счет попарного слияния вихрей, как в случае свободной струи. При этом реализуется так называемое коллективное взаимодействие вихрей, когда вместо попарного слияния происходит множественное слияние вихрей [5.10]. После коллективного взаимодействия характерная частота следования крупномасштабных структур в радиальной пристеночной струе остается неизменной. Это подтверждается, в частности, измерением спектров пульсаций поверхностного трения на экране [5.3]. [c.145]

О вырождении этих структур с ростом r/d свидетельствует исчезновение дискретной составляющей на спектрах и и. На спектрах дискретные составляющие остаются при всех r/d, так как заделанные заподлицо с экраном микрофоны измеряют пульсации давления в дальнем поле струи. Важно отметить, что дискретные выбросы на спектрах "ил соответствуют примерно одинаковым числам Струхаля St = 0,35. Это означает, что на участке радиальной пристеночной струи образовавшиеся выше по потоку когерентные структуры при своем движении вдоль радиуса не взаимодействуют друг с другом, т.е. не происходит их попарных слияний, сопровождающихся двукратным уменьшением частоты. [c.146]

В более общих задачах об обтекании тел сквозь поверхность тела может происходить отсасывание или, наоборот, выдавливание жидкости. При некоторых условиях и в этих случаях толщина пристеночного слоя, где существенно влияние вязкости, имеет порядок так что для описания течения в этом слое можно пользоваться уравнениями Прандтля. Использованию уравнений Прандтля для решения задач о ламинарных течениях жидкости в пограничном слое на твердом теле посвящена обширная литература (см., например, монографии [1-3]). Имеются и строгие доказательства существования и единственности решения уравнений Прандтля для таких течений [4]. Эти доказательства теряют, однако, силу в тех случаях, когда внутри пограничного слоя имеется зона обратных токов. Уравнения пограничного слоя широко используются также для решения задач о ламинарном смешении потоков, имеющих разные скорости, и о течениях в ламинарных струях. В этих задачах решения получены только для течений, в которых продольная составляющая скорости не меняет знак. [c.91]

При расчетном исследовании течения в пристеночной струе знак и величина лишь незначительно изменяют вторичные токи, не оказывая существенного влияния на форму струи. Таким образом, необходима некоторая модификация определяющего соотношения (2.10) на основе результатов, полученных в данном разделе. [c.585]

Для того чтобы протестировать предложенные определяющие соотношения и продемонстрировать их возможности, необходимо привлечь дифференциальную модель турбулентности, использующую понятие турбулентной вязкости. Здесь для замыкания определяющей системы уравнений была использована однопараметрическая модель С-А [19], позволяющая с хорошей точностью описывать многие пристеночные турбулентные течения. Тестирование современных дифференциальных моделей турбулентности (см., например, [9, 20]) показало, что эта модель одна из наиболее точных и универсальных. Однако известно, что она, как и многие другие модели турбулентности, хуже описывает струйные течения. Оказалось [20], что модель С-А примерно в 2 раза завышает скорость смешения в плоской и в круглой струях и в то же время несколько уменьшает по сравнению с экспериментальными данными уровень турбулентности в плоском слое смешения. Кроме того, проведенные здесь расчеты показали, что эта модель занижает турбулентную вязкость в трехмерной пристеночной струе. Поэтому для ее уточнения в уравнение для турбулентной вязкости был введен ряд дополнительных слагаемых аналогично [21]. Уравнение для турбулентной вязкости приняло вид [c.586]

Так как в трехмерной пристеночной струе уровень турбулентной вязкости, рассчитанный по оригинальной версии модели С-А оказался вблизи стенки заниженным, пришлось увеличить роль слагаемого, связанного с ее порождением. Для этого при вычислении порождения турбулентности учитывались дополнительные анизотропные слагаемые в связи тензора напряжений Рейнольдса с тензором скоростей деформации. Эта модификация описывается соотношениями (4.5). Наконец, в диффузионном слагаемом в уравнении для г/ также были внесены уточнения, связанные с анизотропией коэффициентов переноса (слагаемые с (72 = 3 в (4.4)). [c.587]

Главная особенность течения в трехмерной пристеночной струе связана с сильной анизотропией ее расширения в вертикальном и поперечном направлениях. При этом уровень поперечной компоненты скорости намного больше, чем в свободной струе, а полная поперечная ширина струи 2В в 8-10 раз больше, чем ее вертикальная толщина Ву. Разработанная анизотропная модель турбулентности дает при [c.591]

Турбулентность встречается большей частью в течениях со сдвигом, т. е. в течениях с неравномерным распределением осредненной скорости в пространстве. Течения со сдвигом могут быть классифицированы по следующему признаку происходит ли такое течение вдоль твердой поверхности или между зонами жидкости, движущимися с различными скоростями, например, как на границах свободной струи. Если турбулентность генерируется в течении со сдвигом вдоль твердой поверхности, то она называется пристеночной турбулентностью. Если же турбулентность генерируется благодаря разнице в скоростях между двумя смежными зонами течения, то она называется свободной турбулентностью. Турбулентность не может ни возникнуть самопроизвольно, ни существо- вать постоянно в отсутствие сдвига. Если сдвиг отсутствует, турбулентные флуктуации могут только вырождаться. [c.242]

Анализ свободного турбулентного движения в общем несколько легче, чем анализ пристеночной турбулентности. При изучении свободной турбулентности вязкими (молекулярными) касательными напряжениями обычно можно пренебречь по сравнению с турбулентными касательными напряжениями во всем поле течения, в то время как при изучении течений в каналах (трубах) вязкие напряжения в ламинарном подслое должны учитываться (из-за затухания турбулентности вблизи стенки). В струях н следах в больших объемах жидкости градиент давления в направлении течения обычно равен нулю. [c.431]

Рассмотрим на фиг. 22—4 плоскую струю, вытекающую из щели и распространяющуюся вдоль гладкой плоской стенки. Начиная с сечения х = О, нарастает пристеночный пограничный [c.592]

Поскольку 61 62, закон изменения максимальной скорости в пристеночной струе можно принять таким же, что и в свободной струе с начальным сечением 2s, т. е. [c.594]

Сравнивая эти зависимости, устанавливаем, что формулы (VH1-63) дают заниженные результаты по сравнению с экспериментальными данными. Это происходит потому, что в них не учтено влияние свободной турбулентности струи на теплоотдачу в пристеночном пограничном слое. [c.191]

При выводе формул (7.13) и (7.14) были условно приняты осредненные значения коэффициента турбулентной структуры струи а, которым учитываются условия течения в выходном сечении сопла [5] при дальнейшей разработке теории турбулентных струй влияние начальной неравномерности поля скоростей учтено введением в рассмотрение относительной величины пристеночного пограничного слоя в выходном сечении сопла [3]. [c.69]

Одним из наиболее эффективных способов увеличения коэффициентов усиления струйных элементов является рассматриваемое в следующей главе использование в них наряду с взаимодействием струй также и свойств пристеночных течений. При получении в таких элементах характеристик, приближающихся к релейным (характеристик с вертикальными участками переключения или близких к ним), коэффициенты усиления струйных элементов, определяемые так, как это было сделано выше, резко возрастают (для точек характеристик, находящихся на участках переключения, они становятся бесконечно большими). [c.148]

Обзор ранее проведенных исследований характеристик пристеночных турбулентных струй. Движение плоских турбулентных струй в области, примыкаю щей к стенке, исследовалось Г. Н. Абрамовичем [3] и И. В. Лебедевым [29], [c.172]

Пристеночные струйные течения в плоских элементах до отрыва потока от стенки. Движение турбулентной струи в элементах этого типа при отрыве ее от стенки. Рассмотрим сначала движение струи вдоль стенки по схеме рис. 15.2, а или же в элементах, выполненных по схеме рис. 15.2,6, но в последнем случае при условии, что струя течет вдоль одной из стенок и на движение не влияет наличие другой стенки. [c.177]

Характер течения сверхзвукового потока на выходе из сопла (см. рис. 4.10) возникает в зависимости от величины отношения давления ра в газе на срезе сопла к противодавлению, равному давлению рн в окружающей среде. Такое отношение обычно называют степенью нерасчетности (п = pJPh)- При п> 1 ра> Рн) струя газа недорасширена. Для уменьшения давления на выходе из сопла струе газа необходимо пройти через волну разрежения (см. рис. 4.10, а). При этом линии тока расходятся от оси потока (рис. 4.18, а). Так, пристеночная линия тока АВС поворачивается на угол Рс- [c.117]

Если л< 1 paскачков уплотнения (см. рис. 4.10, б) и давление в струе возрастает. Линии тока в этом случае сходятся к оси потока. На рис. 4.18, б это показано на примере пристеночной линии тока А В С . [c.117]

В литературе имеется много других зависимостей для расчета теплообмена при пленочном охлаждении в различных системах. Отметим, что при М—>оо для схемы вдува, показанной на рис. 11-4,а, задача сводится к расчету пристеночной струи (см., например, работу Майерса, Шауэра и Эстиса [Л. 12]). [c.304]

Транспирационное охлаждение, пленочное охлаждение с подачей жидкости через пористую секцию или через щель (в частности, в виде пристеночной струи) — все эти способы основаны на тесно взаимосвязанных явлениях. Следует ожидать, что в конце концов будет создана единая обобщенная теория, охватывающая все эти случаи при произвольном изменении скорости вне пограничного слоя главного потока. [c.304]

Пристеночная радиальная струя. Когерентные структуры, образующиеся в слое смешения струи и усиливающиеся вследствие акустической обратной связи в круглой импактной струе, сохраняются и в пристеночной радиальной струе, растекающейся по экрану. Представленные на рис. 5.5 спектры пульсаций пристеночного давления р , поверхностного трения т , а также пульсаций скорости и на расстоянии 0,25d от экрана при Мо = 0,95 и xa/d = 4 показывают, как по мере удаления от центра экрана вырождаются когерентные структуры [5.3]. [c.146]

Рис. 5.6. Распределение давления и поверхностного трения вдоль радиуса пристеночной струи и их среднеквадратичных значений при xojd = А на резонансном 1, Мо = 0,95) нерезонансном (2, Мо = 0,29) режимах

Рис. 5.6. <a href="/info/249027">Распределение давления</a> и <a href="/info/69651">поверхностного трения</a> вдоль радиуса пристеночной струи и их среднеквадратичных значений при xojd = А на резонансном 1, Мо = 0,95) нерезонансном (2, Мо = 0,29) режимах

В плазмотронах сжатие дуги чаше всего осуществляется газовым потоком, который, проходя сквозь узкое сопло, ограничивает поперечные размеры дуги (рис. 4.17). Газ, подаваемый внутрь плазмотрона, выходит сквозь узкое отверстие в сопле, оттесняя дугу от стенок. Для устойчивой работы плазмотрона стенки сопла охлаждаются водой и при работе остаются холодными. Пристеночный охлажденный слой газа изолирует плазму от сопла как в электрическом, так и в тепловом отношении. Поэтому дуговой разряд между электродом внутри горелки и изделием (или соплом) стабилизируется и проходит сквозь центральную часть отверстия в сопле. Способ сварки сжатой дугой часто называют также плазменнодуговой сваркой или сваркой плазменной струей. [c.187]

Расчеты трехмерного течения в свободной прямоугольной струе [10], течения в трехмерной пристеночной струе [11] и в квадратном канале [12] были получены с использованием неуниверсальных определяющих соотношений, применимость которых к другим сложным течениям не была продемонстрирована. [c.578]

Метод построения неявных операторов для определяюгцей системы уравнений описан в [23]. Регнение неявных дифференциальных операторов основано на применении симметричной релаксационной схемы Гаусса-Зейделя. Использовались комбинированные граничные условия. В зависимости от направления потока через границу задавался либо снос параметров из области течения, либо фиксированные значения параметров. В случае течения в канале и в пристеночной трехмерной струе при Ке <3-10 на стенке ставились условия прилипания. При Ке >3-10 вводились законы стенки. Типичные расчетные сетки для трехмерных течений содержали от 30 до 40 узлов по каждому направлению (обгцее количество узлов — до 200 тысяч), при этом по-грегнность расчета за счет высокого порядка схемной аппроксимации не превыгпала 5 %. [c.588]

В качестве первых тестов были рассмотрены двумерные течения в беседвиговом пограничном слое и в пристеночной струе. В первом случае все градиенты скоростей равнялись нулю и поперек потока изменялись только характеристики турбулентности от их значения во внегннем потоке до нуля на стенке. При этом соотногнения (2.10) радикально упрогцались и как их следствие [c.588]

Плоская пристеночная струя, распространяющаяся в неподвижной среде, прежде всего характеризуется интенсивностью расширения Ву/х. Здесь В у — расстояние от стенки до точки в поперечном сечении струи, где продольная скорость 11 равна половине максимального значения 7тах в данном сечении. Расчет с использованием модифицированной модели С-А дал Ву/х = О.Обб. Эта величина неплохо согласуется с обобщением экспериментов из [15], где приводится диапазон значений 0.07 =Ь 0.01. Более существенно сравнение расчетного профиля продольной скорости (см. рис. 2, кривая 1) с известным универсальным логарифмическим профилем = 5.бlog + 5, где [c.589]

Анизотропная модель турбулентности позволяет с приемлемой для практики точностью рассчитывать сложные трехмерные турбулентные течения, которые не удается описать с помощью традиционных современных полу эмпирических моделей турбулентности, использующих простейшие определяющие соотношения между тензорами турбулентных напряжений Рейнольдса и скоростей деформации. Модель протестирована для достаточно широкого класса течений. В частности, проведены численные расчеты течений в беседвиговом пограничном слое, в двумерной пристеночной струе, в свободной трехмерной прямоугольной струе, в канале с квадратным сечением, в трехмерной пристеночной струе. Показано удовлетворительное согласование с известными экспериментальными данными. [c.593]

Путем сопоставления значений коэффициентов теплоотдачи, вычисленных по формуле ( 111-45), с измеренными, установлено, что последние оказываются значительно больше первых, при некоторых условиях, в два и более раз. Высказано предположение о том, что такая большая разница между вычисленными и измеренными коэффициентами теплоотдачи обусловлена влиянием свободной турбулентности, натекающего потока газа на процесс переноса теплоты в пристеночном пограничном слое. Различают пристеночную турбулентность, возбужденную неподвижной стенкой, причем стенка оказывает на турбулентность постоянное влияние, и свободную турбулентность, которая возникает при отсутствии твердых стенок. Свободная турбулентность в струях возникает в результате взаимодействия струи с окружающей средой. Турбулентность в струях анизотропная, т. е. ее систематичес-ские характерные особенности зависят от направления. [c.186]

Теперь выведем формулу для определения коэффициента теплоотдачи в окрестности критической точки при взаимодействии плоской турлентной струи с пластиной, расположенной нормально к направлению ее скорости. Для этого воспользуемся гипотезой, согласно которой влияние свободной турбулентности натекающего потока на теп--лоотдачу в пристеночном пограничном слое можно учесть, введя в уравнение пограничного слоя коэффициент, учитывающий дополнительную вязкость согласно этой гипотезе свободная турбулентность как бы увеличивает вязкость в пристеночном пограничном слое. В работе [ПО] для коэффициента, учитывающего дополнительную вязкость е , предложена следующая зависимость [c.188]

Исходными при исследовании характеристик струйных элементов пневмоники, которому посвящены гл. IV—VII, являются представления о структуре струй и о процессах их взаимодействия, следующие из теории струй, разработанной Г. И. Абрамовичем, Л. А. Вулисом и В. П. Кашкаровым, М. И. Гуревичем, А. С. Гиневским и др. [1, 3, 4, 5]. Для рассматриваемой области важное значение имеют свойства пристеночных течений, общая теория которых была разработана Л. Г. Лойцянским, Г. Шлихтингом [14, 15, 26] и другими учеными гидроаэродинамиками. Вместе с тем за последнее время ряд работ был специально посвящен изучению аэродинамических процессов, которыми определяются характеристики струйных элементов пневмоники (имеются в виду исследования, проведенные И. В. Лебедевым, Н. Н. Ивановым, С. Л. Трескуновым, Г. Коуэном, Р. Т. Крониным, П. Кийковским и др. [13, 11, 22, 79, 39, 57]. Основное внимание в гл. IV—VI уделено характеристикам элементов, работа которых связана с простым взаимодействием струй и с использованием свойств пристеночных течений. Сей [c.12]

По аэродинамическим эффектам струйные элементы пневмоники разделяются на элементы, в которых используются характеристики одиночных струй, взаимодействие свободных струй, свойства пристеночных течений (эффект отрыва потока от стенки и др.), турбулизация течения в основной струе под воздействием управляющего давления, завихривание струй, эффект смещения радиальной струи, образующейся при соударении встречных осесимметричных струй, эффект фокусирования струй, свойства сверхзвуковых течений. [c.16]

Характеристики струй могут быть различными в зависимости от того, какую форму имеет входной канал и от того, как расположены относительно входного отверстия стенки камеры, в которую втекает струя. Исследование различных условий движения в пристеночных областях турбулентных струй представляет интерес не только в связи с изучением характеристик струйных элементов, но также и при анализе работы других элементов пневмоники малых междроссельных камер и др. То, что в 39ЭИСИМ0СТН от соотношения между размерами отверстия [c.175]

Исследованию пристеночных течений была посвящена работа Борка и Ньюмена [58]. Они дали приближенное решение задачи о течении развитой турбулентной струи, примыкающей к прямолинейной стенке, и рассмотрели вопрос о зависимости размеров циркуляционной зоны от угла между стенкой и первоначальным направлением потока. Это исследование основано на двух главных допущениях принято, что длина стенки не ограничена и что давление в циркуляционной зоне не меняется. При ряде упрощающих допущений характеристики струи, примыкающей к стенке, исследовались и Р. А. Сойером [106, 107]. [c.178]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...