Диффузия примесей в струе

Рассмотренный случай продольной диффузии примеси в прямой трубе или прямом канале весьма специфичен в том отношении, что здесь сохраняется ряд свойств, характерных для диффузии в поле однородной турбулентности. С этой точки зрения более типичными примерами диффузии в потоке с градиентом скорости являются, например, случаи диффузии в турбулентных струях или турбулентных следах за твердыми телами. Однако теоретическое изучение диффузии в струях или следах с помощью полуэмпирического уравнения турбулентной диффузии неприятно тем, что при этом обязательно приходится привлекать еще какие-то дополнительные гипотезы, позволяющие определить. зависимость коэффициентов турбулентной диффузии (а также и средней скорости й) от пространственных координат. В качестве таких дополнительных гипотез обычно используются те или иные полуэмпирические теории турбулентного обмена, [c.552]

Турбулентная диффузия. Аналогичным образом мож но изучить задачу о переносе турбулентным вихрем пассивной примеси, т. е. примеси, которая не оказывает влияния на его движение. Турбулентное перемешивание жидкости сопровождается переносом примесей в молярных (макроскопических) объемах. Этот процесс в случае свободной турбулентности (в отсутствии границ) можно описать введением специального коэффициента турбулентной диффузии О, величина которого, как и величина коэффициента турбулентной вязкости V , определяется характерными масштабами движения (размером и скоростью вихря). Из опытов с турбулентными струями известно [5], что коэффициент турбулентной диффузии с точностью до множителя порядка единицы совпадает с коэффициентом турбулентной вязкости [c.348]

Разумеется, результаты, относящиеся к свободным конвективным струям, не надо путать с аналогичными результатами, относящимися к вынужденной конвекции — переносу пассивной примеси (которой может быть также и теплота) свободными турбулентными течениями динамического происхождения. В этом случае исходная система уравнений будет состоять из обычных уравнений гидромеханики (без слагаемого, описывающего архимедову силу) и уравнения диффузии (или теплопроводности) [c.316]

Аналогичное рассуждение применимо и к диффузии примеси в зоне перемешивания двух плоскопараллельных потоков и в турбулентных струях (включая сюда и диффузию пассивной материальной примеси в струях конвективного происхождения). Однако теперь скорость й переноса примеси через плоскость X= onst уже не будет всюду равна фиксированной скорости Uo, а будет функцией от X, У и Z. Существенно, однако, что при изменении параметра X функция й(Х, У, Z) от У и Z остается подобной себе, причем ее максимальное значение остается постоянным в случае плоской зоны перемешивания и двумерной конвективной струи и убывает пропорционально X в случае обычной трехмерной струи (бьющей в заполненное той же жидкостью пространство), пропорционально Х в случае обычной двумерной струи и пропорционально Х в случае трехмерной конвективной струи. Далее, площадь той части плоскости X = onst, на которой концентрация (А , У, Z) заметно отлична от нуля, в случае точечного источника примеси в трехмерной струе растет пропорционально L (X), в случае линейного источника в двумерной, струе или зоне перемешивания — пропорционально L(X), а в случае точечного источника в двумерном течении — пропорционально /-( )[ 22( с )] Ч где -t определяется по формулам (9.47), или родственным им, из условия, что Х( Гж)-=Х Поскольку поток примеси пропорционален произведению концентрации на скорость и на площадь, то рассуждения, приведшие выше к соотношениям (10.85), теперь приводят к следующим соотношениям [c.556]

Выше было жазано, что диффузия всякого рода примесей, находящихся иногда в струе во взвешенном состоянии (нанример, газовые примеси или дисперсная пыль в воздушной струе), имеет очень много общего с распространением тепла. [c.265]

В слабонеизотермических струях поля температур, как и поля скоростей, подобны и описываются зависимостями, аналогичными приведенным выше в табл. 4. Условием, определяющим неизотермичность струи, служит критерий Архимеда Аг (см. гл. IX), характеризующий соотношение между силами инерции и выталкивающими силами, которые проявляются вследствие разности плотности самой струи и окружающей среды. Исследованиями установлено, что при Аг < 0,001 влияние архимедовых сил совсем мало и кинематика такой струи практически не отличается от изотермической. Поэтому такая струя и называется слабонеизотермической. Подобие поля температур, как и распределение концентрации примесей, тут обусловлено аналогией выражений для коэффициентов турбулентного обмена, теплопроводности и диффузии (188), (190), (191). [c.266]

Заметно больше данных об относительной диффузии в атмосфере было получено при помощи наблюдения рассеяния не пар частиц, а непрерывных клубов или струй примеси. При рассеянии клубов дыма в атмосфере в течение небольшого промежутка времени обычно видимый радиус клуба г г х) меняется пропорционально квадратному корню из дисперсии концентрации относительно центра тяжести о (т). Однако при длительном наблюдении обнаруживается, что радиус г х), начиная с некоторого значения х, начинает убывать и в конце концов обращается в нуль — клуб дыма полностью рассеивается. Такое поведение функции г (х) может быть объяснено на основе развитой еще в начале 20-х годов О. Робертсом теории видимости сквозь дым , согласно которой видимая граница облака дыма определяется условием, что для нее интеграл вдоль луча зрения от концентрации дыма принимает некоторое постоянное предельное значение (ср. Гиффорд (1957а)). Чтобы определить связь видимого радиуса /-(х) с дисперсией о (х), надо задать распределение концентрации внутри клуба. Простейшим допущением об этом распределении, не противоречащим имеющимся эмпирическим данным (правда, пока еще весьма грубым ср. ниже стр. 512), является допущение о том, что распределение (л , х) формулы (24.56) при всех х является гауссовским [c.497]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...