Течение без трения турбулентное

Процесс энергоразделения неотделим от процесса диссипации части механической энергии в тепло, возникающего из-за совершения работы по преодолению турбулентных напряжений. Вследствие энергетической изолированности течения в предположении незначительности абсолютной величины гидравлических потерь преодоление потоком турбулентного трения однозначно связано со снижением давления в потоке. Это снижение давления, трактуемое как потеря энергии, вызывает снижение эффекта температурного разделения в вихревой трубе по отношению к эффекту, который возникал бы в случае идеального течения без трения. Поэтому термодинамическая эффективность процесса энергоразделения в вихревой трубе может быть оценена внутренним адиабатным КПД [c.182]

Рис. 69. Профиль скоростей при ламинарном пограничном слое (а), турбулентном пограничном слое (б) и течении без трения (в).

Картину, с чисто внешней стороны идентичную обтеканию невязкой (идеальной) жидкостью, можно получить буксированием тела по смоченной пластине с прилипшим к ней слоем жидкости. Поверхность слоя обсыпается порошком. Хотя в этом случае течение само по себе обладает большим трением, Стокс показал, что дифференциальные уравнения такого течения совпадают с дифференциальными уравнениями движения жидкости без трения такие течения всегда ламинарны. Медленно подливая воду во время движения, можно наблюдать постепенный переход ламинарного течения в турбулентное. [c.338]

Формула (9.70) показывает, что в окрестности стенки, но вне вязкого подслоя турбулентное трение непосредственно связано с градиентом осредненной скорости течения. В случае течения без [c.184]

Установите связь между средними коэффициентами трения на конусе с к и пластине с fan для ламинарного и турбулентного режимов течения в пограничном слое, предполагая, что параметры невязкого потока, т. е. параметры на границе пограничного слоя, для пластины и конуса одинаковы. Определите без учета влияния сжимаемости сопротивление трения для ламинарного и полностью турбулентного пограничных слоев на поверхности заостренного конуса (полуугол при вершине конуса [c.670]

Таким образом, ламинарный пограничный слой допускает, без увеличения потерь от трения, значительно более высокую шероховатость, чем турбулентный пограничный слой. Обеспечение при изготовлении лопаток чистоты поверхности, удовлетворяюш,ей зависимости (127) и при турбулентном, и при ламинарном характере течения среды в пограничном слое, дает некоторый запас и гарантирует отсутствие влияния шероховатости на потери энергии в решетке. [c.120]

Турбулентными назовем дроссели, имеющие канал цилиндрической формы с малым отношением длины к диаметру, в которых течение турбулентное и эффект дросселирования вызывается местными сопротивлениями на входе и потерями на выходе и не сказывается сколь-либо существенно действие сил трения при течении воздуха по каналу дросселя. Картина течения воздуха в дросселях этого типа близка к той, которая наблюдается при истечении из сопел. Обычно течение в таких дросселях может быть принято адиабатическим, то есть происходящим без теплообмена с внешней средой. Дроссели этого типа могут работать как при докритических, так и при надкритических режимах истечения. [c.17]

Позднее отсасывание пограничного слоя стало применяться также для уменьшения сопротивления трения. Для этого щель располагается в таком месте обтекаемого контура, чтобы точка перехода ламинарной формы течения в пограничном слое в турбулентную отодвинулась как можно дальше вниз по течению. В результате пограничный слой остается ламинарным на большем протяжении стенки, что и приводит к уменьшению сопротивления трения, так как последнее при ламинарном течении меньше, чем при турбулентном (см. рис. 14.9). Эффект, достигаемый в этом случае — сохранение пограничного слоя ламинарным,— объясняется двумя причинами. Во-первых, вследствие отсасывания пограничный слой делается тоньше, что уменьшает наклонность течения в нем к переходу из ламинарной формы в турбулентную [ ]. Во-вторых, в ламинарном пограничном слое профили скоростей имеют при отсасывании несколько иную форму, чем без отсасывания, и притом такую, которая даже при одинаковой толщине слоя также уменьшает наклонность течения к переходу из ламинарной формы в турбулентную (профили скоростей делаются более полными, см. рис. 14.6). К вопросу о переходе течения в пограничном слое из ламинарной формы в турбулентную, в частности, и при отсасывании, мы вернемся в главе ХУП. [c.355]

В главе XIV мы уже отметили, что отсасывание ламинарного пограничного слоя является весьма эффективным средством для уменьшения сопротивления трения. Так же, как и падение давления в направлении течения, рассмотренное в предыдущем параграфе, отсасывание стабилизует ламинарный пограничный слой, и уменьшение сопротивления достигается при этом в результате предупреждения перехода ламинарной формы течения в турбулентную. Действие отсасывания проявляется двояким образом. Во-первых, отсасывание уменьшает толщину пограничного слоя, а более тонкий пограничный слой имеет меньшую наклонность к переходу в турбулентное состояние, чем толстый пограничный слой. Во-вторых, отсасывание ламинарного пограничного слоя создает в нем такие профили скоростей, которые обладают более высоким пределом устойчивости, т. е. более высоким критическим числом Рейнольдса, чем профили скоростей в пограничном слое без отсасывания. [c.465]

При турбулентном течении пульсационное (побочное) движение все время извлекает — через посредство кажущихся напряжений — энергию из осредненного (главного) движения. Затем эта энергия преобразуется вследствие трения без остатка в тепло. Подставив скорости, определяемые равенствами (18.1), в выражение (12.8) для диссипации энергии, мы увидим, что одна часть этого выражения будет зависеть только от градиентов осредненной скорости. Эта часть полной диссипации называется прямой диссипацией. Оставшаяся часть полной диссипации, выражающая энергию, переводимую через посредство пульсационного движения в тепло, называется турбулентной диссипацией. Будучи отнесена к единице времени и к единице массы, она равна [c.514]

Простейший и в то же время практически очень важный случай турбулентного пограничного слоя мы имеем при продольном обтекании плоской пластины. С этим случаем мы встречаемся при вычислении сопротивления трения корабля, сопротивления крыла и фюзеляжа самолета, а также лопаток турбины или воздуходувки. Продольное обтекание плоской пластины характерно тем, что для него градиент давления вдоль стенки равен нулю, и поэтому скорость вне пограничного слоя остается постоянной. Правда, при обтекании только что перечисленных тел градиент давления не всегда равен нулю. Однако до тех пор, пока не возникает отрыва пограничного слоя, сопротивление трения во всех этих случаях, так же как и при ламинарном течении, мало отличается от сопротивления плоской пластины. Следовательно, закономерности пограничного слоя на плоской пластине являются основой для расчета сопротивления всех тел, у которых при обтекании не возникает резко выраженного отрыва. Распространение выводов, которые мы получим при изучении пограничного слоя без градиента давления, на пограничный [c.571]

Универсальный закон распределения скоростей не применим вблизи стенки при [v ylv)<7Q, где молекулярное трение, которым мы пренебрегали пр.и выводе закона, играет существенную роль. В области чисто турбулентного течения при v ylv>10 вплоть до оси трубы универ-сальный закон хорошо подтверждается экспериментами в широком диапазоне чисел Рейнольдса, что и доказывает его универсальность и позволяет распространить на любые, сколь угодно большие числа Рейнольдса без экспериментальной проверки. [c.149]

Особенно примечательное явление, связанное с переходом течения в пограничном слое из ламинарной формы в турбулентную, наблюдается при обтекании тела с тупой кормовой частью, например круглого цилиндра или шара. Из рис. 1.4 и 1.5 мы видим, что при числах Рейнольдса Fd/v,. равных для круглого цилиндра приблизительно 5 10 , а для шара приблизительна 3 10 , коэффициент сопротивления цилиндра и шара внезапно сильно уменьшается. Впервые это явление было обнаружено для шара Г. Эйфелем [ ]. Столь резкое уменьшение сопротивления объясняется возникновением в пограничном слое турбулентного течения. Турбулизация пограничного слоя,, т. е. возникновение в нем турбул (нтного перемешивания, значительна усиливает увлекающее действие внешнего потока по сравнению со случаем ламинарного пограничного слоя, и это приводит к перемещению точки отрыва назад, т. е. вниз по течению. Если для пограничного слоя, остающегося ламинарным на всем протяжении, точка отрыва лежит приблизительно на экваторе шара, то после турбулизации пограничного слоя она перемещается на довольно значительное расстояние назад, т. е. на заднюю половину шара. Вследствие этого область застойного течения позади тела значительно суживается и распределение давления приближается к распределению давления при течении без трения (см. рис. 1.10). Сужение же застойной области приводит к значительному уменьшению сопротивления давления, что дает о себе знать в виде скачкообразного понижения кривой = / (Ре) (см. рис. 1.4 и 1.5). Правильность такого объяснения подтвердил Л. Прандтль путем следующего опыта [Щ, Несколько впереди экватора шара, обтекавшегося потоком воздуха, он укрепил на поверхности шара тонкое проволочное кольцо. Наличие этого кольца вызвало искусственную турбулизацию пограничного слоя уже при умеренном числе Рейнольдса [c.50]

Современное состояние вопроса общего математического описания дисперсных систем нельзя признать до-статочло удовлетворительным, несмотря на растущий интерес к этой проблеме. Каж травило, в работах, шо-священных этому вопросу, фактически используется феноменологический подход к исследованию дисперсного потока в целом. Идея условного континуума п03(В0Ляет полностью использовать математический аппарат механики сплошных сред, но несет с собой погрешности физического порядка тем более существенные, чем значительней макроднскретность системы. Системы таких уравнений, полученные рядом авторов как общие, все же не охватывают класс дисперсных потоков во всем диапазоне концентраций (вплоть до плотного движущегося слоя). Они не учитывают качественного изменения структуры потока и в связи с этим изменения закономерностей распределения частиц, появления новых сил (например, сухого трения), изменения с ростом концентрации (до предельно большой величины) условий однозначности и пр. В основном большинство работ посвящено турбулентному течению без ограничений по концентрациям, хотя при определенных значениях р наступает переход к флюидному транспорту, а затем — плотному слою. Сама теория турбулентности применительно к дисперсным потокам находится по существу в стадии становления (гл. 3). Наиболее перспективные методы — статистические (вероятностные) применяются мало, по-видимому, в силу недостаточной изученности временной и пространственной структур дисперсных систем Общим недостатком предложенных систем уравнений является их незамкнутость, которая объясняется отсутствием конкретных данных о тензорах напряжений и [c.32]

Если в процессе дросселирования теплота не подводится к рабочему телу и не отводится от него, то уравнение (13.26). можно упростить. Такой процесс иосит название адиабатного дросселирования (q = 0). При дросселировании работа расширения рабочего тела от давления р до давления р., полностью затрачивается на образование турбулентных завихрений и преодоление сопротивления трению. Совершаемая потоком работа трения превращается в теплоту Q,p, которая полностью воспринимается самим потоком. В соответствии со вторым началом термодинамики это приводит к возрастанию энтропии потока, поэтому процесс дросселирования внутренне иеобра-т и м, так как теплоту трения нельзя преобразовать в работу. В случае адиабатного течения 0) без совершения техниче- [c.20]

Характер конвективных токов связан со структурой течения, которое может быть либо ламинарным, либо турбулентным. По латыни lamina — слой, листовое изделие. Течение называется ламинарным, т. е. слоистым, если его можно уподобить скольжению одного слоя жидкости относительно другого без их перемешивания. Поскольку при ламинарном течении направление вектора скорости остается в каждой точке устойчивым, конвекция по нормали к этому направлению никогда не возникает и соответствующий перенос того или иного субстрата должен быть исключительно микрофизической природы, т. е. иметь в своей основе тепловое движение молекул, атомов, электронов (излучение здесь не рассматривается). В частности, напряжение трения т, действующее на данный слой со стороны смежных, определяется законом Ньютона через коэффициент вязкости (молекулярной) р. [c.75]

Аналитическому определению влИянйя йДува йа teil лообмен в двумерном турбулентном пограничном слое без градиента давления посвящен ряд работ [Л. 135, 163, 292, 293J. Исходными предпосылками являются теория длины перемешивания Ji. Прандтля в сочетании с течением Куэтта, пренебрежимо малые изменения зависимых переменных в уравнениях пограничного слоя по координате X, по сравнению с их изменениями по координате у. Для установления зависимости коэффициентов трения, теплоотдачи и восстановления температуры от расхода вдуваемого газа, чисел Mi, Pr и Re, а также используются интегральные уравнения количества движения и энергии. К ним присоединяются уравнения баланса массы и энергии пористой поверхности. [c.380]

Гипотезу Прандтля о пути перемешивания применил к турбулентному пограничному слою при сжимаемом течении Э. Р. Ван-Дрийст [ ]. Как и в формуле (19.22), он принял, что длина пути перемешивания равна I = хг/. Влияние сжимаемости дает себя знать через переменную плотность, изменяющую также толщину пограничного слоя. Для турбулентного сопротивления трения продольно обтекаемой плоской пластины с теплопередачей и без теплопередачи Э. Р. Ван-Дрийст получил формулы, учитывающие в явном виде влияние числа Рейнольдса и числа Маха. Для случая теплоизолированной стенки его формула имеет вид [c.640]

Большинство специалистов в газовой динамике придерживаются того мнения, что существующие теории не в состоянии полностью описать детали структуры турбулентного пограничного слоя. Действительно, подобные теории, включая и те, которые содержатся в этой книге, неизменно включают в себя эмпирические данные еще до того, как их развитие и изложение дойдет до той точки, когда могут быть вычислены значения теплового потока и поверхностного трения. Это означает, что нельзя в замкнутой форме построить теорию, целиком вытекающую из начальных принципов, без привлечения где-нибудь по пути экспериментально определяемых постоянных. Однако это не означает, что нельзя построить практически полезных и достаточно точных полуэмпири-ческих теорий. Приближенный подход, изложенный в этой главе, представляет собой полуэмпирическую теорию, которая достаточно хорошо совпадает с экспериментом в широком диапазоне изменения условий течения. Недостатком подобных теорий является, очевидно, их неопределенная точность в тех случаях, когда они применяются в условиях, для которых отсутствуют предварительные экспериментальные подтверждения. Эта [c.232]

Распад турбулентных струй объясняется отчасти трением о воздух, но повидимому гл. обр. беспорядочным движением частиц жидкости, как это уже раньше указывалось Тиманом. Влияние беспорядочного движения частиц жидкости на рассеивание турбулентных струй рисуется Швейтцером сл. обр. При турбулентном течении в сопле у беспорядочно движущихся частиц жидкости имеются компоненты скорости, направленные от оси соплового отверстия радиально. Пока частицы еще находятся в отверстии сопла, эти радиальные компоненты скорости вызывают лишь удары о стенку отверстия, препятствие к-рой не м. б. преодолено, по выходе же из отверстия радиальные удары частиц разрывают упругую поверхность струи и вызывают ее распад. Т. о. для турбулентных струй энергия вихревого движения частиц топлива по выходе их из сопла отчасти тратится на преодоление поверхностного натяжения наружного слоя струи и ее распад. Отсюда вытекает, что распад турбулентной струи может произойти и без воздействия трения воздуха, что и подтверждается опытами [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...