Турбулизация пограничного слоя

Термическое сопротивление Rk можно уменьшить различными способами, воздействуя на любую из составляющих Ru / 2- Как отмечалось в 9.2, интенсифицировать конвективный теплообмен и уменьшить можно путем увеличения скорости движения теплоносителя, турбулизации пограничного слоя и т. д. Термическое сопротивление теплопроводности Rx зависит от материала и толщины стенки. Однако прежде чем выбирать методы воздействия на процесс теплопередачи, необходимо установить вклад отдельных составляющих Ra, Ri. и Ra2 в суммарную величину Rk. Естественно, что существенное влияние на Rk будет оказывать уменьшение наибольшего из слагаемых. В широко используемом в технике процессе передачи теплоты от капельной жидкости к газу через металлическую стенку наибольшее термическое сопротивление имеет место в процессе теплоотдачи от газа к стенке Ra2, а остальные термические сопротивления Ra.[ и Rx пренебрежимо малы по сравнению с ним (см. пример 12.2). [c.100]

Турбулизация пограничного слоя существенно сказывается на всей картине течения в основном потоке она приводит к заметному смещению линии отрыва вниз по течению жидкости, так что турбулентный след за телом сужается (как это изображено [c.255]

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что сжимаемость оказывает в общем стабилизующее влияние на движение в ламинарном пограничном слое. При возрастании числа М увеличивается критическое значение R, при котором происходит турбулизация пограничного слоя. В связи с этим отодвигается также и наступление кризиса сопротивления. Так, для шара при изменении М от 0,3 до 0,7 кризис сопротивления отодвигается примерно от R 4-10 до 8-10 . [c.257]

Таким образом, стационарное пересечение ударных волн с верхностью твердого тела возможно лишь для ударных волн не слишком большой интенсивности, — тем меньшей, чем выше R. Предельная допустимая интенсивность ударной волны зависит так> е и от того, является ли пограничный слой ламинарным или турбулентным. Турбулизация пограничного слоя затрудняет возникновение отрыва ( 45). Поэтому при турбулентном пограничном слое от поверхности тела могут отходить более сильные ударные волны, чем при ламинарном пограничном слое. [c.585]

Управляющий эффект интерцептора как органа поперечного управления несколько снижается из-за уменьшения давления за ним, происходящего вследствие турбулизации пограничного слоя, роста его толщины и, как следствие, отрыва, зона которого при значительном выдвижении интерцептора простирается до задней кромки. Этот отрицательный эффект невелик, когда поверхность за интерцептором небольшая. [c.80]

Обратимся вновь к рис. 7.9.5. Как следует из графика, изображенного на этом рисунке, коэффициент сопротивления резко падает с ростом числа Рейнольдса при Ре > 10 (участок 2—3). Резкое падение коэффициента сопротивления с ростом Ре начиная с некоторого числа Рейнольдса называют кризисом сопротивления, или кризисом обтекания. Это явление возникает вследствие турбулизации пограничного слоя. [c.437]

Величину термического сопротивления можно уменьшить различными способами, воздействуя на любую из составляющих Ят ч Ял2> Я Как отмечалось в 9.2, интенсифицировать конвективный теплообмен и уменьшить можно путем увеличения скорости движения теплоносителя, турбулизации пограничного слоя и т. д. Величина термического сопротивления теплопроводности R зависит от материала и толщины стенки. Однако прежде чем выбирать методы воздействия на процесс теплопередачи, необходимо установить вклад отдельных составляющих R-k и i a2 В суммарную величину R/ . [c.116]

В гладких продольных каналах набивки регенеративных воздухоподогревателей, вообще говоря, не обеспечивается достаточная турбулизация пограничного слоя, что обусловливает малую интенсивность теплообмена. [c.164]

Колебания потока направлены перпендикулярно плоскости симметрии направления потока естественной конвекции (рис. 77). В этом случае направление вторичных вихревых течений и направление свободной конвекции совпадают у нижней половины поверхности цилиндра и противоположны у верхней его половины. Такая схема течений приводит к дополнительной турбулизации пограничного слоя в нижней части цилиндра в результате взаимодействия вторичных вихревых течений и потоков свободной конвекции, которые в данном случае в нижней части цилиндра направлены навстречу друг другу. Согласно экспериментальным данным работы [51 ] интенсивность теплообмена оказывается значительно больше, чем в предыдущем случае, и для высоко- [c.171]

Как показывает опыт, частицы в потоке движутся не только поступательно, но и вращательно, что, тю-видимо му, влияет на турбулизацию пограничного слоя и на величину коэффициентов сопротивления и теплоотдачи и что отчасти объясняет процесс смещения в пристеночную область движущихся в потоке частиц. [c.387]

В технических приложениях мы чаще всего сталкиваемся с задачами теплообмена, в которых происходит не изолированное развитие теплового пограничного слоя, а совместное развитие гидродинамического и теплового пограничных слоев. В литературе имеется несколько работ, посвященных решению этой задачи. Решения проводились преимущественно интегральными методами, так как в принципе эта задача подобна задаче теплообмена при развитии турбулентного пограничного слоя на наружной поверхности тела. Однако первая задача дополнительно осложняется тем, что на развитие турбулентного пограничного слоя сильно влияют условия на входе в трубу. Если вход в трубу выполнен в виде хорошо спрофилированного сопла, формирующего профиль скорости во входном сечении, близкий к однородному, и если на входе имеется турбулизатор пограничного слоя, то развитие полей скорости и температуры в начальном участке близко к расчетному. Такие условия на входе специально создаются в лаборатории, а на практике встречаются довольно редко. Если не проводить искусственную турбулизацию пограничного слоя, на стенке будет развиваться ламинарный пограничный слой. В зависимости от числа Рейнольдса и степени турбулентности главного потока ламинарный пограничный слой может стать стабилизированным прежде, чем произойдет переход к турбулентному пограничному слою. В промышленных теплообменниках вход в трубу выполнен обычно далеко не в виде сопла. Значительно чаще вход представляет собой внезапное сужение. Во многих теплообменниках перед входом в трубки имеются колена. В любом случае на входе происходят отрыв потока и интенсивное образование вихрей, распространяющихся вниз по течению. Это значительно интенсифицирует теплоотдачу по сравнению с теплоотдачей к развивающемуся турбулентному пограничному слою, когда турбулентные вихри образуются только на стенке трубы. [c.235]

Искусственная турбулизация пограничного слоя, которая позволяет перенести Кекр в область меньших, чем обычно, значений Re, как показывает практика, осуществима различными путями. В одном случае это удается путем турбу-лизации набегающего потока, в другом — путем разрушения пограничного слоя на большей части поверхности шарика при- установке турбулизирующих планок, подобных кольцу Прандтля на шаре. [c.44]

Анализ показал, что из всех этих принципов наиболее эффективным является газовзвесь — падающий слой , позволяющий при равных температурных условиях достичь наибольшей интенсивности теплообмена с наименьшим сопротивлением. Этот важнейший результат объясняется более ранним, чем обычно, возникновением турбулентного движения газа у поверхности падающих частиц, где искусственная турбулизация пограничного слоя наблюдается уже при Re > 10-1-15. Это явление происходит благодаря вращательному движению частиц, которое они приобретают в потоке. Так как в общем случае ось вращения частиц не совпадает с направлением газового потока, то различные участки поверхности частиц движутся с неодинаковой скоростью, что и создает благоприятные условия для интенсивной турбулизации пограничного слоя. [c.45]

Исследования показывают, что с уменьшением размеров отдельных частиц слоя интенсивность теплообмена увеличивается, так как турбулизация пограничного слоя насту- [c.46]

При кипении жидкости основной поток тепла от поверхности нагрева передается жидкой фазе, так как она обладает значительно большей теплопроводностью, чем паровая фаза. Поэтому, как и в случае конвекции однофазной жидкости, основным тепловым сопротивлением при кипении является тепловое сопротивление пограничного слоя жидкости. Однако периодический отрыв паровых пузырьков от стенки и их всплывание вызывают сильное движение, турбулизацию жидкости, разрушающую пограничный слой, что приводит к значительному увеличению интенсивности теплоотдачи по сравнению с конвекцией однофазной жидкости. Большой эффект увеличения теплоотдачи за счет парообразования в пограничном слое жидкости обусловлен тем, что при кипении разрушение пограничного слоя исходит непосредственно от поверхности нагрева, на которой зарождаются паровые пузырьки. Поэтому турбулизирую-щее влияние паровых пузырьков охватывает весь пограничный слой и далее распространяется на ядро потока. При конвекции однофазной жидкости также может иметь место турбулизация пограничного слоя жидкости. В этом случае она возникает за счет турбулентных пульсаций жидкости, которые возрастают с увеличением скорости ее движения. Но эти возмущения идут в обратном направлении, т. е. из ядра потока к стенке, и полностью на. всю толщину пограничного слоя из-за вязкости жидкости не распространяются. При любой скорости движения на поверхности сохраняется тонкий [c.225]

Результаты опытов и схема экспериментальной установки представлены на рис. 1, 2 и 3. На рис. 2 дана зависимость интенсивности испарения от общего давления при скоростях движения тела до 50 лг/се/с. Кривая 1 показывает эту зависимость при свободной конвекции, а остальные кривые характеризуют интенсивность испарения при вынужденной конвекции. Как видно из кривой 1, при давлениях, начиная с атмосферного и до 40 мм рт. ст., интенсивность испарения с понижением давления возрастает незначительно. В этом диапазоне давлений проявляются чисто молекулярные процессы переноса тепла и вещества, которые определяются теплопроводностью и диффузией. При давлениях 40 мм. рт. ст. и ниже происходит турбулизация пограничного слоя интенсивным и неравномерно выходящим с поверхности потоком испарившейся массы вещества, которая, судя по интенсивности испарения, достигает своего максимального значения при давлениях 0,5 мм рт. ст. При дальнейшем понижении давления вплоть до 0,1 мм рт. ст. интенсивность испарения [c.219]

При дозвуковом обтекании, напротив, возможна турбулизация пограничного слоя. Положение точки турбулизации зависит от ряда факторов (числа Re, начальной турбулентности потока, шероховатости поверхности и т. д.). Исключение, как было показано выше, составляет течение с малыми числами Re, когда, как и в случае сверхзвукового обтекания, течение в пограничном слое носит устойчивый ламинарный характер. [c.499]

Интенсификация перемешивания в струе при ее низкочастотном возбуждении реализуется независимо от режима течения в пограничном слое. Высказывалось мнение, что эффект ослабления перемешивания при высокочастотном возбуждении струи, который реализуется при начальном ламинарном пограничном слое, исчезает при турбулизации пограничного слоя [2.34,2.54]. Выяснению этого вопроса посвящен ряд экспериментальных исследований [2.13,2.15,2.17,2.23,2.62]. [c.60]

Акустическое поле создавалось динамическим громкоговорителем, установленным на торцевой стенке успокоительной камеры (рис. 2.16). Число Рейнольдса в опытах составляло Re = uad/i/ = (0,5-1,2) 10 . Последовательное удлинение сопла позволяло изменять режим течения в начальном пограничном слое от ламинарного до турбулентного естественным образом использования турбулизаторов. Некоторым недостатком такого способа турбулизации пограничного слоя является заметное изменение относительной толщины начального пограничного слоя <5о/го, где Го = d/2. Уровень звукового давления в выходном сечении сопла достигал L = 120-125 дБ. [c.61]

Ниже излагаются результаты экспериментального исследования аэродинамических и акустических характеристик прямоугольных выемок на плоской поверхности в присутствии устройств, предназначенных для подавления пульсаций давления на поверхности выемки [10.6]. Исследования проводилось на пластине размером 1 мх1 м и толщиной 0,05 м с профилированными носовой и кормовой частями и боковыми шайбами высотой 0,15 м. Исходный вариант прямоугольного выреза шириной 400 мм имел сечение 60 X 60 мм. Глубина выреза могла варьировался за счет перестановки по вертикали съемного дна. Испыгания проводились в аэродинамических трубе с открытой рабочей частью диаметром 2,2 м при установке пластины под нулевым углом атаки. Для турбулизации пограничного слоя перед вырезом на поверхности пластины вблизи носка был закреплен проволочный турбулизатор диаметром 0,6 мм. [c.227]

С. 174]. Если принять критическое значение критерия Рейнольдса для пластины, обтекаемой раствором, равным 5,0 10 [ 329], то окажется что скорость движения пластины является недостаточной для достижения этой величины. Следовательно, главной причиной турбулизации пограничного слоя является наличие систематических возмущений раствора на поверхности колеблющейся пластины. [c.101]

Турбулизации пограничного слоя способствуют шероховатость и различные неровности поверхности тела, а также пульсация (турбулентность) потока, набе- [c.34]

Фактически пласт донных отложений представляет собой беспорядочно расположенные и различные по размерам частицы грунта. Эти частицы заглублены в слое отложений и сообщают дну шероховатость, которая способствует турбулизации пограничного слоя °. [c.243]

В отсутствие таких твердо установленных основ возникают многочисленные парадоксы малого параметра , типа подробно проанализированных Биркгофом [23] характерный пример дает знаменитый эксперимент Прандтля [118] тонкое проволочное кольцо, надетое на обтекаемый шар, вызывает турбулизацию пограничного слоя и резко снижает сопротивление шара. [c.3]

Отрыв пограничного слоя, кризис сопротивления и механизм турбулизации пограничного слоя [c.70]

Возникновение турбулентности при обтекании тел вязкой жидкостью может проявляться не только в виде турбулизации пограничного слоя, но и в виде образования турбулентного следа за телом в результате отрыва от его поверхности макроскопических вихрей. [c.70]

Заметно удобнее, однако, использовать вместо б не толщину вытеснения б, а еще более простую длину х (отсчитываемую от переднего края пластины или от точки турбулизации пограничного слоя, если эта точка не совпадает с началом пластины). Для установления связи длин бил можно, как это было показано Ландау (см. Ландау и Лифшиц (1986), 44), воспользоваться общими соображениями анализа размерностей. Перейдем к системе координат, двигающейся горизонтально со скоростью 11 течения вне пограничного слоя. В этой системе координат толщина пограничного слоя будет расти со временем за счет захвата турбулентным слоем добавочных порций жидкости, проникающих [c.282]

На основе экспериментальных исследований 3. Ф. Чухано-вым и Е. А. Шапатиной 35] было установлено, что с уменьшением размеров отдельных частиц интенсивность теплообмена повышается, так как при этом турбулизация пограничного слоя наступает при меньших числах Re. Исследования проводились в условиях нестационарного режима путем прогрева стальных шариков с объемной пористостью т = 0,4 и измерения скорости изменения температуры газа на выхоДе из шарового слоя. Коэффициент теплоотдачи определялся при сопоставлении экс периментальных температурных кривых на выходе из слоя и теоретических кривых, подсчитанных Шуманом для разных коэффициентов теплоотдачи а. [c.67]

Можно отметить, что на явление кризиса влияет степень турбулентности набегаюшего на тело потока. Чем она больше, тем раньше (при меньших R) наступает турбулизация пограничного слоя. В связи с этим и падение коэффициента сопротивления начинается при меньших числах Рейнольдса (и растягивается по более широкому интервалу их значений). [c.256]

Так, ири поиеречном обтекании длинного цилиндра турбулизация пограничного слоя сдвигает положение точки отрыва от 95 до 60° (угол на окружности сечения цилиндра отсчитывается от направления обтекания). [c.256]

Для получения высоких коэффициентов теплоотдачи к газам стараются каким-либо способом уменьшить толщину пограничного слоя бт- Проще всего для этого увеличить скорость течения газа. Интенсификация теплоотдачи происходит и при резкой искусственной турбулизации пограничного слоя струями, направленными по нормали к поверхности (рис. 9.3). С помощью системы из множества струй можно обеспечить высокие значения а от достаточно протяженной поверхности. Так, в воздушных струях с относительно невысокими скоростями истечения ( ги=% 60 м/с) удается достигать значений а=200-н300 Вт/(м -К). При [c.82]

Исследование влияния искусственной шероховатости. Искусственная шероховатость может быть источником турбулизации пограничного слоя жидкости у иоверхно-сти теплообмена и соответствующего увеличения теплоотдачи. Это имеет место при определенных числах Рейнольдса, когда высот, элементов шероховатости становится больше толщины ламинарного пограничного подслоя. При этом увеличение теплообмена может происходить еще и за счет уве личения поверхности -шероховатой стенки по сравнению с гладкой. Вследствие этого пересчет на общую поверхность теплообмена может привести к уменьшению коэф([)ициента теплоотдачи. В различных случаях указанные эффекты могут давать раз личный вклад в общий ироцесс теплообмена [Л. 5-57]. [c.294]

Затягивание существования ламинарного слоя ( ламинари-зация ) пограничного слоя достигается различными способами. Вот примеры некоторых из них. Во-первых, применение специальных безотрывных форм обтекаемых поверхностей, обеспечивающих плавное распределение давлений. Заметим, что появление отрыва течения связано, вообще говоря, с немедленной турбулизацией пограничного слоя. Во-вторых, применение зеркально гладких обтекаемых поверхностей наличие заметной шероховатости или различных выступов на обтекаемой поверхности вызывает преждевременную турбулизацию пограничного слоя. В-третьих, неравномерности и различные возмущения и, в частности, возмущения, вызванные различными вибрациями в набегающем потоке, сильно способствуют преждевременной потере устойчивости в ламинарном слое и его переходу в турбулентный пограничный слой затягивания ламинарного слоя в некоторых случаях можно достигнуть с помощью отсоса заторможенных масс жидкости из пограничного слоя. [c.266]

В соплах Лаваля также действуют все факторы, подавляющие и генерирующие турбулентность (в конденсирующемся и парокапельном потоках). Вблизи минимального (критического) сечения, в котором М=1, продольные градиенты давления достигают максимальных значений и пограничный слой ламинаризируется. За минимальным сечением реализуется конденсационный скачок, положение и интенсивность которого определяются начальными параметрами пара и профилем в расширяющейся части сопла за минимальным сечением. Конденсационный скачок турбулизирует пограничный слой за критическим сечением, а выпадающая при конденсации мелкодисперсная влага частично подавляет генерируемую турбулентность. При достаточной интенсивности конденсационный скачок может вызвать отрыв ламинаризированного в минимальном сечении слоя отрыв локализуется в последующем конфузорном сверхзвуковом течении. Подчеркнем, что при работе сопла на нерасчетных режимах с адиабатными скачками уплотнения в расширяющейся части конденсационный скачок обеспечивает менее интенсивную диссипацию кинетической энергии в сопле, так как способствует снижению интенсивности адиабатного скачка и вследствие турбулизации пограничного слоя предотвращает его отрыв. [c.213]

Пусть подвергается интенсивному нагреву влажное капиллярно-пористое тело. В нем тогда могут возникнуть интенсивное внутреннее испарение и устойчивый градиент общего давления. Под действием этого градиента будет происходит мощный молярный пере--нос массы (пара), турбулизирующий пограничный слой на теле и влияющий на конвективный подвод тепла к нему, В результате подобной турбулизации пограничного слоя, а также выброса в него субмикроскоиических частиц жидкости, испарение которых происхс -дит в самом пограничном слое, коэффициенты теплообмена влаж ных тел могут быть значительно выше, чем сухих. Так, например, по данным, приведенным в монографии А. В. Лыкова [Л. 84], коэффициент теплообмена ограниченной влажной гапсовой пластины, ориентированной вдоль потока, равен 42,6 ккал/м ч град, а подсчитанный по обычной формуле чистого теплообмена — 17,9 ктл м ч-град. [c.242]

В 1947 г. 3. Ф. Чуханов пришел к выводу, что одним из доступных и практически легко осуществимых способов искусственной турбулизации пограничного слоя, образующегося при обтекании газом поверхности теплообменника, является создание плотного слоя из шариков, насыпанных в какой-либо сосуд. [c.44]

Однако полученный результат справедлив только для потенциального течения идеальной жидкости с циркуляцией. При действительном же течении около заостренного переднего ребра пластинки никакого бесконечно большого отрицательного давления, конечно, не возникает вместо этого происходит отрыв потока от ребра пластинки. Правда, при небольших углах атаки турбулизация пограничного слоя приводит к тому, что поток вновь прижимается к подсасывающей поверхности пластинки, в результате чего получается картина течения, в целом довольно сходная с теоретической картиной, причем возникает такая же большая подъемная сила. Так как теперь подсасывающая сила отсутствует, то результирующая сил давления дает лобовое сопротивление, равное Atga (заметим, что теперь, в противоположность предыдущему, А = R oaaW = Raina. Возникновение этого лобового сопротивления [c.281]

Отрывный пузырь способствует турбулизации пограничного слоя ниже по течению. Это случай так называемого срыва с задней кромки. Все три случая (короткие и длинные пузыри, а также срыв с задней кромки) изучены Маккаллохом и Голтом [31] для толстого крылового профиля (NA A 6З3-О18) и некоторых других крыловых профилей (фиг. 52). На таком толстом крыловом профиле короткий пузырь образуется при умеренных углах атаки и сжимается, но не разрушается до достижения максимальной подъемной силы вследствие перемещения точки отрыва турбулентного слоя вверх по потоку. Образование короткого пузыря возможно только в определенном интервале чисел Рейнольдса, зависящем от распределения давления, кривизны и неровностей поверхности, а также от турбулентности набегающего потока. [c.61]

Интерферограммы течения за системой отраженных скачков при падении на пограничный слой сильной ударной волны показывают, что в этом случае влияние надаюгцей ударной волны на пограничный слой не ограничивается утолгцением и турбулизацией пограничного слоя набегаюгцего потока. Искривление интерференционных полос вблизи стенки за системой отраженных скачков как в случае ламинарного, так и в случае турбулентного слоя на стенке имеет следуюгций характер. [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...