Теория переноса завихренности

Подобные измерения были выполнены в потоке воздуха (Рг = 0,72) [26]. Согласно опытным данным [26] (рис. 4.3), значение числа Ргт при больших числах Re в турбулентном ядре потока равно 0,7, что соответствует е 1,4. Такой результат вообще нельзя объяснить на основе модели Прандтля. Но приблизительно такое значение Ргт получается по теории переноса завихренности Тейлора [28]. Вблизи стенки, однако, Ргт->1, что позволяет объяснить хорошее соответствие расчетов при Ргт = 1 и экспериментальных данных. [c.95]

Не останавливаясь на подробностях, отметим, что Дж. Тейлор ) предложил другую полуэмпирическую теорию турбулентного движения, получившую наименование теории переноса завихренности . Согласно этой теории в случае прямолинейного стратифицированного по скорости осредненного движения с распределением скорости и и (у) будет (т = — ри v — не зависящее от вязкости, чисто турбулентное напряжение трения) [c.573]

С практической точки зрения, первоначальные идеи Прандтля также не могут объяснить тот существенный факт, что турбулентная конвекция теплоты и массы превосходит конвекцию скорости. Этот важный факт был объяснен Тэйлором, использовавшим другую теорию переноса завихренности ), которая представляет собой усовершенствование теории переноса количества движения Прандтля, но которая все же еще слишком упрощена. Здесь мы не будем, однако, останавливаться на этой интересной теории. [c.389]

Формулу, очень сходную с формулой (19.7), получил Дж. И. Тэйлор [ ], исходя из своей теории переноса завихренности. В то время как в теории Прандтля при поперечном движении жидкого объема принимается постоянной скорость и, в теории Тэйлора принимается неизменной вихревая напряженность, т. е. величина du/dy. Это приводит к формуле. [c.526]

Для установления связи этих характеристик турбулентности со скоростью усредненного движения используются теория переноса импульса (Прандтль), теория переноса завихренности (Тейлор) и теория подобия полей пульсаций (Карман). [c.587]

Каждая из названных теорий, ввиду своего полуэмпирического характера, имеет ограниченную область применения. Так, например, теория переноса завихренности используется главным образом для расчета струйных течений теория Кармана используется только для расчета турбулентного пограничного слоя. Теория переноса импульса (при различных дополнительных предположениях об изменении пути перемешивания поперек потока) используется как для расчета пограничного слоя, так и струйных течений. [c.587]

Теория Тэйлора. Теория переноса Тэйлора [Л.1-25] основана на предположении о том, что в турбулентном потоке свойствами транспортабельной субстанции обладает завихренность. При этом в полном соответствии с теорией [c.62]

Для расчета диффузионных пограничных слоев наиболее удачной гипотезой для замыкания уравнений является теория завихренности Тейлора, которая основана на предположении, что турбулентные потоки импульса и тепла вызываются переносом вихрей. [c.198]

Самостоятельным направлением в теории турбулентности, исторически предшествующим упомянутым выше, была разработка так называемых полуэмпирических теорий турбулентности. Созданием первых таких теорий гидродинамика обязана Дж. Тейлору и Л. Прандтлю введшим плодотворное понятие пути перемешивания . В то время как Прандтль рассматривал перенос и перемешивание импульса, Тейлор в основу своей теории положил переноси перемешивание завихренности . Дальнейшее развитие нолу-эмпирических теорий связано с гипотезой о локальном кинематическом подобии поля турбулентных пульсаций, предложенной Т. Карманом и обобщенной Л. Г. Лойцянским [c.300]

Турбулентность принадлежит к числу очень распространенных и, вместе с тем, наиболее сложных явлений природы, связанных с возникновением и развитием организованных структур (вихрей различного масштаба) при определенных режимах движения жидкости в существенно нелинейной гидродинамической системе. Прямое численное моделирование турбулентных течений сопряжено с большими математическими трудностями, а построение общей теории турбулентности, из-за сложности механизмов взаимодействующих когерентных структур, вряд ли возможно. При потере устойчивости ламинарного течения, определяемой критическим значением числа Рейнольдса, в такой системе возникает трехмерное нестационарное движение, в котором, вследствие растяжения вихрей, создается непрерывное распределение пульсаций скорости в интервале длин волн от минимальных, определяемых вязкими силами, до максимальных, определяемых границами течения. На условия возникновения завихренности и структуру развитой турбулентности оказывают влияние как физические свойства среды, такие как молекулярная вязкость, с которой связана диссипация энергии в турбулентном потоке, так и условия на границе, где наблюдаются тонкие пограничные вихревые слои, неустойчивость которых проявляется в порождении ими вихревых трубок. Турбулизация приводит к быстрому перемешиванию частиц среды и повышению эффективности переноса импульса, тепла и массы, а в многокомпонентных средах - также способствует ускорению протекания химических реакций. По мере накопления знаний о разнообразных природных объектах, в которых турбулентность играет значительную, а во многих случаях определяющую роль, моделирование этого явления и связанных с ним эффектов приобретает все более важное значение. [c.5]

При больших числах Рейнольдса влияние вязкости сосредоточено, согласно теории Прандтля, в тонком пограничном слое вблизи обтекаемой поверхности. Такая структура течения обусловлена процессами диффузии и конвекции завихренности от поверхности тела. При малой вязкости Ке 1) расстояние по нормали к поверхности тела, на которое диффундирует завихренность, оказывается существенно меньшим, чем расстояние, на которое за то же время завихренность переносится вдоль поверхности за счет конвекции. При отрыве пограничного слоя влияние вязкости уже не локализовано в тонком пристеночном слое и может распространяться на области больших масштабов. Отрыв пограничного слоя, вызываемый падением скачка уплотнения или неблагоприятным градиентом давления и др., сопровождается появлением [c.166]

В заключение отметим, что все результаты 3, 4 без всяких изменений переносятся на сверхзвуковые подобласти М-области смешанного до- и сверхзвукового течения в соплах Лаваля (см. рис. 1.21, заштрихованы), кроме того, они могут быть перенесены на сверхзвуковую подобласть (примыкающую к телу) М-области смешанного течения за отошедшей ударной волной (см. рис. 2.9, заштриховано) — при рассмотрении этого течения в рамках потенциальной теории, т. е. при приближенном (асимптотическом) анализе при М о — без учета завихренности, [c.180]

Теория Прандтля дает удовлетворительные результаты при использовании ее для расчета поля скоростей в струйных пограничных слоях. Для расчета диффузионных пограничных слоев наиболее удачной для замыкания уравнений является теория завихренности Тейлора, которая основана на предположении, что турбулентные потоки импульса и тепла вызываются переносом вихрей и могут быть выражены формулой (14.7) и зависимостью [c.219]

Теория переноса завихренности Тэйлора также позволяет вывести универсальный закон распределения скоростей в виде уравнения (20.22), но, конечно, с иной функцией Р у К) чем по расчетам Л. Прандтля и Т. Кармана. Сравнительному исследованию распределения скоростей, полученных на основе теории Прандтля и теории Тейлора, посвящены работы С. Голд-стейна [ ] и Дж. И. Тейлора [ ]. Однако результаты исследования не позволяют сделать однозначного вывода о преимуществах той или иной теории. [c.547]

В теории переноса завихренности Тейлора проводятся рассуждения, анологичные приведенным выше при изложении теории пути перемешивания Прандтля, однако считается, что на протяжении длины пути перемешивания частица жидкости сохраняет свою завихренность. [c.590]

В теории Тейлора переноса завихренности, формально от-вечаюш.ей равенству <з = 0,5, было получено качественное согласие с опытом расчетные профили температуры по этой схеме оказались более заполненными", однако степень совпадения расчета с опытом все еще оставалась неудовлетворительной. В частности, следует напомнить, что при эксперименте в свободных турбулентных течениях всегда наблюдается большая толщ.ина эффективного теплового слоя, чем динамического, и более быстрое падение температуры по оси струи, чем скорости. Иными словами, турбулентная диффузия тепла (вещества) протекает быстрее, чем количества движения. [c.82]

Распределение скорости в следе можно такше вычислить непосредственно с использованием теории касательных напряжений Райхардта, индуктивной теории Райхардта, гипотевы Прандтля о переносе количества движения или теории Тейлора о переносе завихренности. Более подробно эти теории изложоны в книге Хинце [68]. [c.113]

Твейтса — Кёрла и Скан метод 85 (1) Тейлора теория о переносе завихренности ИЗ (2) [c.329]

Аналогичные вычисления, основанные на теории Тейлора о переносе завихренности, были выполнены Хоуартом и Томоти-кой ). Качественные идеи Тейлора были подкреплены наблюдениями Хинце и Ван-дер-Хегге Цийнена ), которые показали, что, как и в случае следов, тепло и масса диффундируют в турбулентных струях приблизительно на 20% быстрее, чем количество движения. [c.397]

Параллельно с этими исследованиями шло развитие так называемых полуэмпирических теорий турбулентности. Прандтль в 1925 г. создал теорию пути смешения, приведшую к установлению формулы напряжения турбулентного трения, носящей его имя и сохранившей свое значение по сие время. Близкую по идее формулу, основанную на рассмотрении переноса завихренности, получил, повидимому, раньше, но опубликовал позднее Дж. Тэйлор. Карман в 1930 г., основываясь на допущенпи о подобии полей турбулентных, пульсаций, вывел формулу для количественного определения длины пути смешения. Основным достижением полуэмпирических теорий турбулентности явилось относящееся к тому же 1930 г. установление логарифмических формул скоростей и сопротивлений (Прандтль, Карман) в гладких и шероховатых цилиндрических трубах и обобщение этих формул на турбулентный пограничный слой. [c.40]

Кратко рассмотренные теории турбулентности являются дедуктивными Принимается определенная гипотеза о пульсационных потоках импульса, скалярной субстанции или завихренности, на основе которой с помощью осреднснных уравнений переноса выводятся (дедуцируются) профиль осредненной скорости и профиль скалярной субстанции. Очевидно, что при этом осредненные характеристики (профиль скорости или скалярной субстанции) выводятся на основе физически сомнительных гипотез. [c.62]

Измерения распределения температуры в нагретой струе, осуществленные Корзином, и полученное выше теоретическое распределение ее приведены на рис. 139. Хотя форма теоретического температурного распределения почти правильна, очевидна ошибочность допущения, что перенос коэффициентов или длины пути перемешивания для тепла и количества движения одинаков. Распределение, полученное по теории Тэйлора, больше соответствует измерениям, но и здесь требуется поправочный коэффициент. Каким-то образом, еще не объясненным теориями турбулентности, тепло распространяется быстрее, чем количество движения или завихренность. Это расхождение не слишком неожиданно, так как и для турбулентных пограничных слоев потока отмечалось, что скалярные величины такие, как тепло или веще- [c.369]

По ЭТОЙ причине им было обращено основное внимание не на перенос количества движения, а на перенос завихрённости, на изменении которой не сказываются местные перепады давления, так как при неучёте влияния вязкости завихренность неотделима от частицы, т. е. каждая частица сохраняет свою завихренность при движении. Дальнейшие рассуждения в теории Тэйлора сходны с рассуждениями в теории Прандтля. [c.470]

Кратко рассмотренные теории турбулентности являются дедуктивными принимается определенная гипотеза о пульсационных потоках импульса, скалярной субстанции или завихренности, на основе которой с помощью осредненных уравнений переноса выводятся (дедуцируются) профиль осредненной скорости и профиль скалярной субстанции. Очевидно, что при этом осредненные харак- [c.72]

Концепция хетонов нашла приложение в тропической метеорологии при изучении механизмов, определяющих динамику развитых тропических циклонов (ураганов), например, их типичных траекторий [92], и в океанологии при исследовании механизмов, характеризующих типичные траектории средиземноморских внутритермоклинных [111] и глубоководных [149] линз, а также при изучении возможных сценариев переноса тепла локализованными бароклинными вихрями, формирующимися при развитии глубокой конвекции в океане [118, 119, 126, 88, 82, 83, 102]. Все упомянутые геофизические вихревые структуры объединяет тот факт, что они существенно бароклинны, так как формируются в стратифицированной среде локализованы в пространстве, так как генерируются вследствие действия локализованных тепловых (либо массовых) источников, и, наконец, имеют нулевую суммарную потенциальную завихренность, так как тепловые источники не производят суммарный угловой момент. Таким образом, удовлетворяются необходимые условия применимости хетонных теорий. [c.604]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...