Турбулентные нормальные напряжения

Из вывода, приведенного в 2-2, можно видеть, что, прилагая к граням рассматриваемой в этом параграфе призмы касательные напряжения, мы при этом должны изменить величину нормальных напряжений с тем, чтобы элементарная призма осталась в равновесии (в данном случае в динамическом равновесии ). Поэтому можно утверждать, что осредненный поток (модель Рейнольдса - Буссинеска) должен характеризоваться наличием не только дополнительных турбулентных касательных напряжений, но и наличием еще дополнительных турбулентных нормальных напряжений. [c.152]

Как было показано ранее, для удовлетворительного решения задач об осесимметричных внутренних течениях недостаточно результатов, полученных для пограничного слоя в двумерном внешнем потоке. Выходят из положения, добавляя в уравнение для внешнего течения ещ,е один член, чтобы приспособить его для внутреннего течения. Этот член — коэффициент турбулентного нормального напряжения [c.199]

Упрощенный вывод выражения (4-55) для воображаемого турбулентного касательного напряжения. Турбулентные нормальные напряжения. [c.124]

Интегральные уравнения количества движения и кинетической энергии получены без учета нормальных напряжений, возникающих под влиянием турбулентных пульсаций скорости. Вопрос о влиянии иор-мальных напряжений на характеристики пограничного слоя рассмотрен в 10-5. [c.32]

В полуэмпирических методах расчета турбулентного пограничного слоя используются также интегральные уравнения количества движения, кинетической энергии и момента количества движения с учетом рейнольдсовых нормальных напряжений. Для несжимаемой жидкости эти уравнения имеют вид [c.35]

Нормальные напряжения изучены в гораздо более узком диапазоне скоростей деформаций, нежели касательное напряжение. Опубликованные данные по измерениям разности рц—Ро относятся к значениям 7 примерно от 0,01 до 500 сек . Затруднения измерений в области высоких значений у определяются не только эффектом ухода исследуемой системы из зазора между измерительными поверхностями, но и очень важным особым обстоятельством. Дело в том, что при некотором превышении а относительно т (верхняя часть пунктирной кривой на рис. 63) может наступать явление эластической турбулентности [17], теряется устойчивость потока и может совершаться отрыв упруго-вязкой жидкости от измерительных поверхностей. Естественно, что в подобных условиях не может быть измерена ни кривая о (7), ни [c.134]

Аналогичным образом может быть получена турбулентная добавка к компоненте нормального напряжения в направлении течения [c.236]

К сожалению, сама неопределенность уравнений движения делает их непригодными для какого-либо использования, кроме получения качественных заключений. Для количественного приложения не только силовые члены должны быть отнесены к конкретным свойствам жидкости и потока, но и многие другие переменные, которые содержатся в трех данных уравнениях, должны быть исключены из рассмотрения одним из способов упрощения. Члены, включающие нормальные и касательные напряжения, а также упрощающие допущения, обычно используемые при таком анализе, будут приведены в следующих главах, посвященных вопросам ламинарного и турбулентного потоков. Для настоящего момента достаточно рассмотреть форму, в которой впервые были выведены эти уравнения около 200 лет назад Эйлером (касательные и нормальные напряжения, сопровождающие деформацию, не учитываются) [c.59]

Условия (9.12) означают, во-первых, то, что в изотропном турбулентном движении жидкости нет статистической связи (корреляции) между проекциями вектора скорости пульсаций на различные оси и, во-вторых, то, что тензор турбулентных напряжений для изотропного движения жидкости будет состоять только из одного нормального напряжения, величина которого к тому же не зависит от [c.507]

При турбулентном движении пульсирующими величинами являются не только составляющие (проекции) скорости, но и нормальные напряжения р, и касательные напряжения т. [c.115]

Учитывая турбулентный характер течения в полости, а также большие радиальные размеры по сравнению с поперечными, можно пренебречь непосредственным влиянием вязкости на напряжение трения, нормальными турбулентными составляющими напряжения трения напряжением трения в плоскости, перпендикулярной направлению основного потока что подтверждается экспериментальными исследованиями б каналах [25, 47]. [c.10]

При этом методе замыкания предполагается, что нормальные напряжения Рейнольдса несущественно влияют на процесс турбулентного обмена, а касательные напряжения могут быть выражены зависимостью [c.219]

При большой концентрации дискретной фазы существуют значительные нормальное и касательное напряжения, обусловленные хаотическим движением и столкновениями частиц [17, 19]. Тогда проблему можно рассматривать с позиций механики твердого тела. Это относится к смесям крупных частиц (гранулы и песок) при турбулентном режиме движения. [c.427]

Следует отметить, что кинематическая структура потока в некруглых трубах имеет свои особенности. На рис. 102 показаны циркуляционные течения, возникающие в прямоугольных трубах. Эти движения в плоскостях, нормальных к оси потока, называют поперечной циркуляцией. В прямых круглых трубах достаточной длины поперечная циркуляция не возникает. Причина таких вторичных течений еще до сих пор четко не выяснена. Можно допустить, что из тех мест, где касательные напряжения больше, жидкость вследствие механизма турбулентности переносится в середину трубы (канала), а оттуда течет к местам с меньшими касательными напряжениями, в частности, в углы рассматриваемых сечений. Это приводит к тому, что в местах с большими касательными напряжениями скорость немного уменьшается, а в местах с меньшими касательными напряжениями, наоборот, немного увеличивается. В результате касательные напряжения у стенок выравниваются. Иначе говоря, динамическая структура потока в прямоугольных трубах в целом не отличается от осесимметричного течения в круглых трубах. [c.179]

Субстратом S переноса применительно к турбулентному обмену количеством движения в направлении Y нужно считать осреднен-ную скорость Wj,. Слой жидкости, в котором Wj, выше, чем в смежном, теряет в результате поперечных пульсационных токов некоторое количество движения, ориентированное по оси X. Взамен возникает импульс силы, действующий на этот слой в направлении, противоположном скорости и, следовательно, вызывающий эффект, равноценный вязкому трению. Соответствующее напряжение турбулентного трения (сила, отнесенная к единице поверхности, нормальной к оси К) определяется на основании (4-1) выражением [c.77]

В последние годы применение гибких поверхностей для управления пограничным слоем привлекло большое внимание. Однако упор при этом делается в основном на способность таких поверхностей стабилизировать и, таким образом, поддерживать ламинарное течение. Из проведенного здесь предварительного анализа вытекает, что использование гибких поверхностей с подходящими переходными характеристиками по нормальным и касательным напряжениям может оказаться пригодным также для управления развитым турбулентным потоком. Хотя разработка таких поверхностей представляет собой довольно сложную задачу, настоящая теория дает необходимые количественные данные о величине колебаний напряжения на стенке, требуемой постоянной времени и т. д. Кроме того, она дает теоретическую базу, на основе которой можно оценить экспериментальные результаты. [c.321]

Таким образом, нормальные турбулентные напряжения можно связать с осредненными характеристиками течения по формуле [c.301]

Данные измерений Г. Шубауэра и П. Клебанова [Л. 301] и И. Лауфера [Л. 221] позволили Д. Россу получить связь между нормальными турбулентными напряжениями и осредненными характеристиками течения в виде [c.301]

Динамические нагрузки и вызываемые ими напряжения, действующие в элементах конструкций, которые работают в потоках жидкости, имеют различную природу. В нормальных условиях эксплуатации на поверхность элементов конструкций действуют случайные пульсации давления, порождаемые турбулентным потоком и срывными явлениями. В частотном спектре пульсаций давления могут присутствовать и ярко выраженные дискретные составляющие, обусловленные работой насосов [4] и акустическими эффектами в движущемся теплоносителе. Известную опасность могут представлять и температурные пульсации. Для ряда конструктивных элементов при некотором сочетании определяющих параметров могут возникать автоколебательные режимы и параметрические резонансы. Имеют место также ударные взаимодействия элементов между собой. [c.149]

Случайные параметрические воздействия, приводящие к потере устойчивости динамических систем, обусловлены флуктуациями рабочих режимов в реальных условиях эксплуатации. К ним относят колебания напряжения, мощности, шум двигателей и т. д. Другая причина связана с неконтролируемыми внешними силами такими, как сейсмические и ветровые нагрузки, транспортные воздействия при движении по неровному пути и др. Случайные флуктуации возникают при обтекании аэроупругих конструкций сверхзвуковым потоком газа. Потеря устойчивости обшивки летательных аппаратов происходит при совместном действии широкополосного шума реактивных двигателей, пульсаций тяги, атмосферной турбулентности. Скорость обтекания и нормальное давление на обшивку представляют собой случайные функции. [c.161]

Как было отмечено в 1 этой главы, турбулентные флуктуации давления и скорости вблизи твердых границ, находящихся в потоке, ответственны за появление напряжений. Нормальные компоненты напряжений представляют собой пульсирующие давления, тангенциальные компоненты — напряжения сдвига. Далее мы увидим, что напряжения сдвига меньше, чем нормальные давления [c.445]

Наличие пульсационных скоростей в турбулентном потоке приводит к дополнительным нормальным и касательным напряжениям. Докажем это для простейшего случая, когда осредненный поток имеет во всех точках одно и то же направление, например вдоль оси X. [c.475]

Применение интегрального уравнения количества движения в форме (2-39) для расчета турбулентного пограничного слоя в плоскопараллельном потоке с большими положительными градиентами давления (на набегающих поверхностях подъемных профилей, в диффузорах и др.) приводит к неудовлетворительным результатам. Такие пограничные слои характеризуются тем, что статическое давление на их внешней границе не равно статическому давлению на обтекаемой поверхности. Объяснение этому явлению дано в [Л. 170]. Показано, что в неравновесных пограничных слоях с сильными положительными градиентами давления нельзя пренебрегать нормальными турбулентными напряжениями. Они оказывают существенное влияние на выходные характеристики пограничного слоя. Чтобы учесть это влияние, необходимо правую 414 [c.414]

Касательные (т,у) и нормальные (а ) составляющие тензора напряжений представляют собой сумму вязких и турбулентных ( рейнольдсовых ) напряжений и записьшаются выражениями [c.22]

Д. Росс Л. 192], К- Ф- Руберт и Д. Перш [Л. 189], следуя И. М. Бидвеллу [Л. 241] и Ф. Р. Гольдшмиду [Л. ПО], на основе анализа термоанемометрических измерений Г. Б. Шубауэра и П. С. Клебанова показали, что в потоках с положительным градиентом давления утолщение пограничного слоя по мере приближения к отрыву сопровождается заметным проявлением влияния на характеристики течения нормальных турбулентных напряжений. Нарушаются также основные допущения теории пограничного слоя — о том, что его толщина мала по сравнению с характерными размерами тела и что поперечный градиент давления равен нулю. В уравнении количества движения (2-43) член, содержащий с/, становится пренебрежимо малым по сравнению с членом, содержащим продольный градиент давления. Уравнение (2-43) нуждается в дополнительных членах, представляющих нормальные напряжения и поперечный градиент давления. Такие дополнительные члены определены указанными авторами. Обоснование нахождения этих членов имеется в Л. 170]. Однако, как видно из графиков на рис. 12-30 и 12-36 дополнение уравнения (2-43) уточняющими членами не объ- [c.456]

Вязкоупругость термопластичных полимеров в условиях переработки проявляется в виде разнообразных эффектов, обусловлен-йых возникновением нормальных напряжений при сдвиге [93]. Эти эф,фекты заключаются в разбухании струи, выходящей из отверстия (Барус-эффект) в подъеме расплава по вертикально вращающемуся.валу или в возникновении распорного давления па плоскопараллельные вращающиеся пластины, между которыми находится полимер (эффект Вайсенберга). Кроме того, при высоких скоростях сдвига возможно разрушение поверхности струи, выходящей из отверстия, или наступление турбулентности потока, проявляющейся в виде нарушений установившегося течения (пульсации потока) и профиля скоростей, а также в различных искажениях формы струй, выходящей из отверстия. При повышении температуры и снижении молекулярного веса полимера эти эффекты уменьшаются. [c.72]

Если Re =ieJiK6/V)K>ReKp, течение в пленке становится турбулентным. В турбулентном потоке плотность теплового потока в направлении, нормальном к поверхности стенки, и касательное напряжение в некотором сечении, параллельном стенке, могут быть выражены уравнениями (3-2-1) и (3-2-2) [c.100]

Д. Росс [Л. 280] получил связь между нормальными турбулентными напряжениями и осредненными характеристиками течения, используя предположение П. С. Греп-вила о том, что [c.301]

Для моделирования тензора Лайтхилла в невозбужденных струях используются либо экспериментальные характеристики турбулентного потока (профили средней и пульсационных скоростей, нормальные и сдвиговые напряжения Рейнольдса, пространственно-временные характеристики поля пульсаций скорости), либо соотношения полуэмпирической теории турбулентности - алгебраические и дифференциальные модели турбулентности [3.7]. При этом когерентные структуры явно не учитываются, хотя используется эмпирическая формула (см. главу 1) для характерной частоты пульсаций скорости в слое смешения, которая эквивалентна предположению, что в конце начального участка число Струхаля St 0,2 - 0,5. Известны также попытки прогнозирования шума турбулентных струй на основе изучения поля завихренности в струе методом дискретных вихрей [3.5,3.12]. [c.126]

Задание компонент тензора напряжений Рейнольдса при помощи (2.10) позволяет провести замыкание динамических уравнений определяющей системы уравнений. Однако эта система включает еще уравнение для модели турбулентности и может содержать также уравнение для энергии (температуры) и других скалярных параметров течений. В уравнениях такого типа в случае анизотропной турбулентности естественно предположить, что члены с диффузионными потоками, нормальными к стенке, меньше, чем с потоками, направленными вдоль стенки. Турбулентная диффузия любого скалярного параметра Z связана с корреляцией — zuj), где 2 — пульсаци-онное, а, Z — осредненное значение этого параметра. По аналогии с описанным выше подходом запишем [c.586]

Поток с большими числами Рейнольдса, заключенный между фиксированными границами, представляет наглядный пример турбулентного движения. На рис, 88 показаны типичные схемы одновременных измерений продольных скоростей в разных точках поперечного сечения и последовательных измерений их в одной точке за некоторый променсуток времени (. Поперечные компоненты скорости, а также нормальные и касательные напряжения, очевидно, тоже пульсируют во времени и пространстве (следует заметить, что турбулентные пульсации отсутствуют в области, прилегающей к гладкой стенке, так как здесь совместное стабилизирующее влияние близости стенки и вязкости достаточно для предотвращения возникновения пульсаций). Повторные измерения в любой зоне турбулентности не дают совпадения полученных записей из-за беспорядочности, с которой происходят пульсации. В общем хотя первичные (средние) распределения скоростей и давлений в потоке зависят от известных или определяемых граничных условий, мгновенные вторичные (турбулентные) пульсации не обладают такой прямой зависимостью. Только приложение к вторичному движению статистических приемов позволяет установить прямую связь. [c.244]

Исследуя движение турбулентных струй в таких условиях И. В. Лебедев использовал в работе [29] выводы теории Л. Пранд-тля о постоянстве в поперечных сечениях струи кинематического коэффициента турбулентной вязкости, определяемого как отношение касательного напряжения на поверхности выделенного элемента потока к градиенту изменения скорости в направлении, нормальном к стенке, умноженному на плотность среды. При этом принимается, что величина указанного коэффициента, сохраняя постоянное значение в каждом данном поперечном сечении струи, меняется от сечения к сечению. Для каждого данного поперечного сечения условно считается неизменным и статическое давление, и на этом основании рассматривается уравнение равновесия выделенного элемента потока с учетом лишь сил, действующих в продольном направлении. При этих упрощающих допущениях выведено дифференциальное уравнение плоского движения элемента среды. Анализ полученного таким образом уравнения привел к заключению о том, что для характеристик течения при заданном отношении (см. рис. [c.173]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...