Пульсация скорости при турбулентном движении в трубах

Область перехода или точка перехода характеризуется возникновением в пограничном слое интенсивных пульсаций скорости, давления, плотности (в сжимаемых средах) и т. п. Распределения скоростей по сечению в ламинарном и в турбулентном пограничных слоях, вообще говоря, резко отличаются друг от друга. Так же как и при турбулентных движениях в трубах, в турбулентном пограничном слое происходит интенсивное перемешивание макроскопических частиц жидкости в поперечном направлении, за счет этого в турбулентном пограничном слое происходит выравнивание средних скоростей. Вместе с этим прилипание на обтекаемых стенках приводит к появлению более резких градиентов скоростей вблизи стенок, что вызывает резкое увеличение поверхностных сил трения и соответственно сопротивления трения. [c.265]

При турбулентном движении скорости в сечении распределяются по сложным законам (см. Ламинарное и турбулентное движение и Пульсация жидкости). Определение расхода является основной задачей техники. В различных случаях применяются соответствующие методы измерения расхода. Измерение расхода в реках и каналах составляет задачу гидрометрии (см. Гидрометрия, Гидрометрические приборы и Водослив). Для измерения расхода в трубах употребляются водомеры (см.) различного типа. Расход грунтовых вод определяется особыми методами. [c.97]

Вблизи стенки пульсации скорости уменьшаются, и при турбулентном движении всей основной массы жидкости около стенки сохраняется тонкий пограничный слой, движущийся ламинарно. В пределах этого слоя толщиной всего в несколько процентов или долей процента от радиуса трубы, скорость жидкости резко меняется от нуля на самой стенке до 0,3- -0,7 средней скорости—на условной границе с турбулентным ядром потока (фиг. 2-13). [c.107]

Придадим формуле (6.17) еще одну форму, удобную для обобщения результатов эксперимента. Для этого выясним, от каких параметров и как именно зависит коэффициент трения f. Учтем, что при любом режиме движения жидкости в трубе касательное напряжение Tq на стенке можно выразить известной формулой Ньютона, так как даже при турбулентном течении вблизи стенки скорости малы и образуется вязкий подслой, в котором течение преимущественно ламинарное, хотя и наблюдаются пульсации. Таким образом, [c.145]

Коэффициент Я, называемый коэффициентом гидравлического трения, имеет, очевидно, тот же смысл, что и С/. Важно выяснить, от каких параметров и как именно зависят эти коэффициенты, что облегчает отыскание способов их вычисления. Для этого учтем, что при любом режиме движения жидкости в трубе касательное напряжение на стенке То может быть выражено известной формулой Ньютона, ибо, даже при турбулентном течении, вблизи стенки скорости малы и там образуется вязкий подслой, в котором течение преимущественно ламинарное, хотя и наблюдаются пульсации. [c.157]

Магнитное поле взаимодействует лишь с пульсационным движением, воздействуя непосредственно только на поперечные пульсации V и w. На продольные пульсации скорости и поле действует косвенно через механизм корреляции между продольными и поперечными пульсациями. Так как иоле гасит пульсации скорости, переносимые потоком из области вне магнитного поля, и препятствует появлению новых, то при увеличении числа На происходит затягивание ламинарного режима течения. Последующий переход к турбулентному режиму течения происходит так же, как при течении в отсутствие поля в гладкой трубе — скачком, практически сразу по всему сечению трубы. [c.68]

Потери напора при турбулентном режиме движения жидкости. В инженерной практике чаше встречается турбулентный режим движения жидкости в трубах, который труднее исследовать теоретически. Этот вопрос подвергся наиболее широким опытным исследованиям как со стороны советских, так и зарубежных ученых. Из-за сложности процессов, протекающих при турбулентном режиме, до сих пор не создано окончательной теории, которая бы вытекала из основных уравнений гидродинамики и согласовывалась с опытом. Напомним, что при турбулентном режиме наблюдается интенсивное вихреобразование, частицы жидкости описывают сложные траектории, местные скорости меняются во времени даже при постоянном расходе. Это явление называется пульсацией скорости. Часть кинетической энергии жидкости переходит в тепловую. Установившегося движения в строгом смысле иет. Поэтому введено понятие об осредненной скорости. [c.90]

В предыдущей главе были приведен уравнения, описывающие движения жидкости, и указаны некоторые их простейшие решения. При этом мы отмечали, что полученные решения далеко не всегда хорошо соответствуют каким-либо реально наблюдаемым течениям. Так, например, в п. 1.2 было сказано, что течение в трубе описывается формулами (1.23) —(1.26) лишь в случае достаточно большой вязкости или достаточно малой средней скорости, а в п. 1.4 отмечалось, что найденное Блазиусом решение уравнений пограничного слоя на плоской пластинке хорошо соответствует эмпирическим данным лишь при не слишком больших значениях i/л /v. Оказывается, что так же обстоит дело и в большинстве других случаев. Как правило, решения уравнений гидродинамики, точные или приближенные, удовлетворительно описывают реально наблюдаемые течения лишь при некоторых специальных условиях. Если же эти условия не соблюдаются, то характер течения резко меняется и вместо плавного изменения значений гидродинамических полей, соответствующего теоретическим решениям, наблюдаются хаотические пульсации гидродинамических полей во времени и пространстве типа тех, которые изображены на рис. В. 1. Таким образом, течения жидкости распадаются на два резко различающихся класса плавные течения, меняющиеся во времени лишь в связи с изменением действующих сил или внешних условий, называются ламинарными, а течения, сопровождающиеся хаотическими пульсациями гидродинамических полей как во времени, так и в пространстве, — турбулентными. [c.64]

В атмосфере в каждой точке скорость частиц воздуха меняется по величине и направлению относительно некоторого среднего значения, которое мы и называем скоростью ветра. Благодаря тому, что пульсации скорости ветра происходят по всем направлениям, в том числе и по направлению, перпендикулярному направлению средней скорости ветра, дым, пыль и различные примеси в атмосфере при ветре быстро перемешиваются. Например, мы часто видим, как при ветре расширяется и разбухает дым от заводской трубы, между тем как в тихую погоду из труб поднимаются ровные и высокие дымовые столбы. На рис. 138 приведена фотография беспорядочного движения мелких (порядка нескольких мм) частиц в турбулентном потоке воды, полученная следящей кинематографической съёмкой. Частицы состоят из смеси хлорбензола, вазелина и белил (для окраски) и имеют плотность, приблизительно равную плотности воды. [c.224]

Отметим важный для дальнейшего факт выравнивания профиля скоростей при переходе от ламинарного движения к турбулентному. При этом на оси трубы скорость уменьшается, а на некотором фиксированном расстоянии от стенки трубы, наоборот, увеличивается. Помещая измеритель скорости на определенном небольшом расстоянии от стенки, можно по увеличению скоростного напора судить о переходе от ламинарного движения к турбулентному. Такой прием, как далее будет показано, с успехом применяется при экспериментальном исследовании перехода в пограничном слое. Более точное исследование перемежаемости связано с изучением возникновения и развития пульсаций скорости в потоке при помощи осциллографической записи показаний термоанемометра. [c.668]

При увеличении скорости жидкости в трубе ламинарное движение переходит в турбулентное. Турбулентное движение характеризуется тем, что скорость жидкости в данной точке пространства не остается постоянной, а испытывает очень частые пульсации, т. е. нерегулярные колебания по величине и по направлению. Вследствие поперечных пульсаций, вызывающих перемещения в направлениях, перпендикулярных основному движению, происходит постоянное перемешивание жидкости и нельзя выделить в ней отдельные струи. Такое движение можно лишь условно [c.107]

Число Рейнольдса является важне11шей характеристикой движения жидкости, по нему судят о режиме течения потока. При Re < Re p имеет место ламинарный режим, при котором существенное влияние на характер потока оказывает вязкость жидкости, сглаживающая мелкие пульсации скорости. При Re > Re,.p имеет место турбулентный режим, при котором большее влияние на характер потока оказывают силы инерции. Величина Re p зависит от многих факторов шероховатости поверхности стенок, условий входа в трубу, вибрации и пр. [c.286]

На практике при достаточно больших размерах занятой газом области (например, при движении в трубе большого диаметра) в потоке развиваются значительные пульсации скорости, приводящие к интенсивному перемешиванию нагретого газа в зоне реакции и за ней с холодным газом перед зоной тепловыделения и, вследствие этого, к его воспламенению. При таком механизме скорость распространения зоны тепловыделения (ее называют скоростью турбулгнт ного горения) может в несколько раз превышать нормальную скорость горения тем не менее она все равно мала сравнительно со скоростью звука. Толщина такой зоны тепловыделения—турбулентного пламени—может быть порядка нескольких сантиметров. [c.109]

Упомянутый характер распределения скоростей, турбулентных пульсаций и касательных напряжений согласуется с экспериментальныьш данными С.Б. Маркова [23] для плоского канала и В.И. Букреева, В.М. Шахина [2] для круглой трубы. С.Б. Марков показал, что при ускорении потока среднеквадратичное значение продольной пульсационной составляющей скорости около стенки выше, а при замедлении — ниже стационарного распределения, тогда как для поперечной составляющей в измеренной области имеет место обратное соотношение. В области вблизи стенки турбулентное трение при ускорении больше, а при замедлении — меньше, чем при равномерном движении. [c.85]

Н. д. газа или жидкости можно разделить на движение с большими изменениями скорости и давления в зависимости от времени t и движение, когда эти изменения невелики. Течения первого типа обычно встречаются при переходных процессах, напр. при движении тела из состояния покоя до нек-рой конечной скорости, при выходе потока из сопел двигателей и аэродинамич, труб на режим с пост, скоростью течения и др. В течениях второго типа скорости и давления меняются во времени периодически или случайным образом, как, напр., при распространении акустич. волн. Наряду с пульсациями давления акустич. типа в жидкости или газе возникают пульсации давления гидродинамич. типа (псевдозвук), напр. пульсации давления в турбулентном пог- [c.337]

При рассмотрении установившегося турбулентного движения несжимаемой жидкости Б плоской трубе в предшествующем параграфе логарифмический профиль распределения скоростей был установлен в предположении, что касательное напряжение всюду постоянно и что путь перемешивания зависит линейно от расстояния от стенки. Однако тот же профиль распределения скоростей можно получить и не прибегая к указанным специфическим предположениям, а воспользовавшись основными соотношениями для турбулентного трения и для линейного масштаба полей пульсаций. В самом деле, составляя уравнение равновесия сил осреднённого давления и турбулентного трения на элементарный объём жидкости, можно получить уравнение [c.477]

По-видимому, несовпадение продольных осредненных скоростей жидкости и дискретных твердых частиц может приводить в некоторых случаях к усилению турбулентных пульсаций и при движении в горизонтальных каналах и трубах, особенно тогда, когда ложе и стенки потока вызывают заметное тормозящее действие в отношении влекомых потоком частиц (например, при сальтирующем движении частиц в потоке на размываемом ложе). По-видимому, на это указывают результаты опытов Н. А. Михайловой с подвижной шероховатостью . [c.760]

При вынужденной конвекции, кроме указанных факторов, на теплоотдачу оказывает влияние еще величина скорости принудительной циркуляции жидкости. При наличии вынужденного движения двухфазного потока на возмущения пограничного слоя, обусловленные парообразованием, накладываются дополнительные возмущения за счет турбулентных пульсаций скорости. Принудительная циркуляция оказывает непосредственное воздействие также на механизм процесса парообразования. Это воздействие выражается в искажении естественного угла смачивания 0киш срыве паровых пузырьков со стенки раньше, чем они достигнут величины отрывного диаметра, характерного для кипения при свободном движении. Влияние скорости циркуляции на теплоотдачу при кипении внутри труб (рис. 13-7) различно в зависимости от величины теплового потока Л. 236]. При малых скоростях циркуляции гидродинамическое воздействие на процесс кипения невелико. 296 [c.296]

Турбулентный режим движения характеризуется непостоянством скорости движения частиц жидкости в рассматриваемой точке пространства. Из-за непрерывного перемешивания жидкости в ней нельзя выделить отдельные струи, и такое движение лишь условно можно назвать стационарным, считая для каждой частицы жидкости характерными не мгновенные, а усредненные за некоторый промежуток времени значения скорости. В этом случае профиль скоростей по сечению трубы будет иметь вид усеченной параболы и максимальная скорость, наблюдаемая у частиц жидкости, движущихся по оси трубы, будет всего в 1,2—1,3 раза больше средней скорости. Характерно, что не все частицы жидкости при турбулентном режиме имеют неупорядоченное движение. Вблизи стенок, ограничивающих потоки, вследствие вязкости жидкости пульсации скорости уменьшаются, и около самой стенки сохраняется тонкий пограничный слой, движущийся ламинарнд. В пределах этого слоя, который имеет толщину не более нескольких тысячных долей диаметра трубы, скорость движения частиц жидкости резко меняется от нуля на самой стенке до 0,4—0,7 средней скорости на условной границе с турбулентным ядром потока (рис. 14.1, б). [c.224]

Для течения в цилиндрической трубе при устойчивом ламинарном режиме Кёкр л 2320 Бариесу и Кокеру удалось задержать появление турбулентности до значения числа Не примерно 20000, а Экману — до 50000. В последнем случае наблюдавшийся ламинарный режим является неустойчивым. Характерной особенностью ламинарного режима течения является его упорядоченность. Такое течение возможно в тех случаях, когда касательные напряжения, связанные с молекулярньш обменом количества движения между слоями жидкости, оказывают доминирующее влияние на ее движение. Для турбулентного режима течения характерна неупорядоченность движения жидкости, наличие в потоке пульсаций скорости, давления и т. п. При таком режиме движения силы вязкого трения уже не являются преобладающими, основное воздействие на поток оказывают силы инерции. [c.23]

При достаточно больших значениях числа Рейнольдса сопутствующее горению движение газа в трубе становится турбулентным, что в свою очередь оказывает обратное действие на вызвавшее движение пламя. Согласно К. И. Щелкану структура зоны горения имеет при этом следующий характер. Турбулентные пульсации, основной масштаб которых велик по сравнению с обычной толщиной пламени 8, приводят к нерегулярному искривлению его фронта. Это искривление может быть весьма значительным, поскольку степень устойчивости фронта по отношению к его деформациям согласно сказанному выше, вероятно, невелика. В результате возникает сравнительнэ широкая зона горения , представляющая собой нерегулярно сложенный в гармошку тонкий фронт пламени. Скорость горения при этом значительно возрастает за счёт значительного увеличения общей поверхности, на которой оно фактически происходит. Следует заметить, что описанная картина существенно отличается от той, которая должна была бы возникнуть в результате автотурбулизации пламени зона горения представляла бы собой однородную область, активно перемешиваемую турбулентными пульсациями малых по сравнению с радиусом трубы масштабов. [c.581]

Однако, как заметили Ю. А. Буевич и Ю. П. Гупало (1965), при несовпадении осредненных скоростей среды и частиц, последние могут оказывать также дестабилизирующее влияние на поток, способствуя переносу энергии от осредненного движения к пульсационному. Такое явление обнаружено Ю. В. Желтовым (1958, 1960) в опытах с нисходящим потоком воды с твердой взвесью в вертикальных трубах. Наличие тяжелой примеси приводит в этом случае к более ранней турбулизации потока и более интенсивному росту турбулентных пульсаций. Теоретический анализ этого явления дан Ю. П. Гупало (1960). [c.760]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...