Пульсации характеристик турбулентного течения

Пульсации характеристик турбулентного течения 246, 248, 249 [c.565]

Наиболее важными характеристиками турбулентного течения являются одноточечные пространственные корреляции, автокорреляции, пространственно-временные корреляции, а также частотный спектр пульсаций. Ниже рассмотрены основы техники экспериментального определения этих параметров с помощью термоанемометра. [c.261]

В приложении к полям гидродинамических характеристик турбулентного течения предположение об однородности, очевидно, всегда является математической идеализацией, так как оно требует, чтобы течение заполняло все безграничное пространство, чего никогда не бывает. Кроме того, требуется, чтобы все средние характеристики течения (средняя скорость, давление, температура) были постоянными во всем пространстве и чтобы статистический режим пульсаций не менялся при переходе от одной части пространства к другой. Разумеется, все эти требования могут выполняться с удовлетворительной точностью лишь в пределах некоторых ограниченных областей пространства, малых по сравнению с масштабами макроскопических неоднородностей и достаточно удаленных от всех ограничивающих течение твердых стенок (или свободных поверхностей). Таким образом, на практике можно говорить лишь об однородности гидродинамических полей в некоторой определенной области , но не во всем безграничном пространстве. Тем не менее при рассмотрении такой однородной в некоторой области турбулентности часто очень удобно считать ее частью математически более простого однородного турбулентного течения, заполняющего все пространство. [c.201]

Математическое описание локально изотропных случайных полей сравнительно несложно их основные статистические характеристики зависят от небольшого числа переменных и, следовательно, легко обозримы. Тем не менее совокупность всех возможных локально изотропных случайных полей все же весьма широка. Поэтому важно выяснить, все ли такие поля могут возникать в качестве полей мелкомасштабных пульсаций реальных турбулентных течений, или же распределения вероятностей для пульсаций гидродинамических полей всегда принадлежат какому-то подмножеству локально изотропных распределений, определяемому небольшим числом параметров. [c.317]

Турбулентное течение в принципе нестационарно, так как непрерывно происходят пульсации скорости. Однако за количественные характеристики потока принимаются осредненные значения величин, например, для скорости ее осредненное значение Wx (24.49). Поэтому будем называть турбулентное течение стационарным, если осредненные значения величин, например скорости Wx, не меняются с течением времени. [c.277]

Немаловажно, что преобразование имеет в основном математический характер. В частности, оно не учитывает влияния на характеристики течения уровня акустической энергии, появляющейся в турбулентном потоке при гиперзвуковых скоростях. Возникающие при этом безвихревые пульсации создают звуковое давление, увеличивающееся с ростом числа Маха. Не ясно, каким образом эти пульсации усложняют ноле течения при очень боль-щих числах Маха и как они изменяют количество движения в пограничном слое. [c.435]

В [Л. 359] проанализированы опытные данные по турбулентным касательным напряжениям вблизи стенки в турбулентных течениях с небольшой скоростью. Дана количественная оценка затухания турбулентных пульсаций скорости под влиянием вязкой диссипации в процессе смешения. Для характеристики затухания турбулентных касательных напряжений использован симплекс й=Тт/тл в этом выражении Тт — турбулентное касательное напряжение Тл — ламинарное касательное напряжение. [c.435]

В предыдущих главах 2 и 3 было показано, как при воздействии слабых акустических возмущений можно осуществлять управление аэродинамическими и акустическими характеристиками дозвуковой турбулентной струи. В настоящей главе рассмотрены некоторые результаты экспериментального исследования воздействия интенсивных периодических и, в частности, акустических возмущений на аэродинамические характеристики турбулентной струи. Мы здесь не будем касаться энергетической выгодности такого способа управления турбулентными струями. Отметим лишь, что рядом авторов были выполнены экспериментальные исследования характеристик турбулентных струй с высокой интенсивностью периодического возбуждения. Однако сравнение результатов этих исследований затруднено тем обстоятельством, что периодический во времени закон модуляции расхода в струе определялся конструктивными особенностями устройств (прерывателей потока), создающих пульсации скорости в струе. Это обстоятельство затрудняет обобщение или сопоставление результатов опубликованных работ, так как структура течения в возбужденной струе, по-видимому, зависит от спектрального состава периодических пульсаций скорости и масштаба турбулентности в выходном сечении сопла. Отмеченное обстоятельство подтверждается существенными отличиями закономерностей распространения сильно возбужденных турбулентных струй, установленными в работах различных авторов [4.2,4.4,4.6,4.7,4.9]. [c.129]

Уравнения Рейнольдса в совокупности с дифференциальной моделью турбулентности широко используется для расчета гидродинамических и тепловых характеристик разнообразных стационарных и нестационарных турбулентных течений. В работе [6.6] для описания турбулентного течения в двумерном слое смешения используются нестационарные уравнения Рейнольдса и трехпараметрическая модель турбулентности [6.4]. При этом крупномасштабные движения газа (М 1) полагались двумерными, а мелкомасштабные турбулентные пульсации - трехмерными и учитывались явления переноса, генерации, диффузии и диссипации турбулентности. Рассматривалось дозвуковое течение совершенного газа, в котором эффекты молекулярной вязкости и теплопроводности полагались несущественными, т.е. Re — сю. [c.165]

Наиболее информативной представляется работа [7], в которой систематизированы результаты по исследованию влияния сил плавучести на интегральные и локальные характеристики течения в вертикальных обогреваемых трубах, полученные авторами ранее, и содержатся новые результаты. Измерения проводились с использованием лазерного доплеровского анемометра и термоанемометра. Получен большой объем информации по профилям скорости и температуры, а также распределениям одноточечных вторых моментов пульсаций скорости и температуры, характеризующим энергию пульсаций и турбулентный перенос импульса и тепла. [c.697]

Измерения, выполненные в потоках со сдвигом. Хотя турбулентность относится к явлениям, происходящим в потоках со сдвигом, и непосредственные измерения турбулентных пульсаций практикуются уже в течение тридцати лет, надежные данные, характеризующие турбулентные потоки, удивительно ограниченны. Большая часть этих данных получена в пограничном слое или в безграничных потоках, подвергнутых обсуждению в главах УП и УП . В настоящей главе рассматривается сравнительно недавнее исследование равномерного потока в трубах, проведенное Лауфером это исследование дает понятия некоторых основных характеристик турбулентности в практически простейшем типе турбулентного потока. [c.278]

Исследования поля средних скоростей и характеристик их пульсаций в камере циклона, выполненные с помощью термоанемометра, показали, что распределения осредненных параметров течения и таких характеристик турбулентности, как степень [c.168]

Турбулентными называют беспорядочные неустановившиеся движения жидкости (газа), налагающиеся на основное движение среды, которое можно представить себе как некоторое статистически среднее движение. При турбулентном режиме течения гидродинамические и термодинамические характеристики жидкости (скорость, температура, давление, массовая плотность, концентрации химических компонентов, показатель преломления среды и т.д.) испытывают хаотические пульсации и потому изменяются от точки к точке и во времени нерегулярно. Благодаря образованию многочисленных вихрей различных размеров, турбулентные течения обладают повышенной способностью к переносу количества движения, энергии и массы элементарных жидких объемов, что приводит, как к увеличенному силовому воздействию на обтекаемые твердые тела, так и к интенсивным теплообмену и перемешиванию между слоями, к ускоренному протеканию химических реакций и т.п. Такие режимы движения жидкости возникают при потере устойчивости упорядоченного ламинарного движения, когда безразмерное число Рейнольдса Ке - VI / у (где V, Ь - характерные скорость и линейный масштаб течения, V - кинематическая вязкость) превосходит некоторое критическое значение. В более общем смысле турбулентность служит [c.10]

Экспериментально определены характеристики струйного течения, возникающего вблизи среза центробежной форсунки до сечений, соответствующих окончанию зоны обратного тока. Получено распределение средней скорости, концентрации примеси и интенсивности турбулентных пульсаций скорости при разной начальной закрутке. [c.277]

Как мы уже говорили выше, характерной особенностью тех движений жидкости (или газа), которые называются турбулентными, является наличие беспорядочных флюктуаций гидродинамических характеристик течения. В результате как зависимость мгновенных значений гидродинамических полей от пространственных координат, так и временной ход этих значений приобретают очень сложный и запутанный характер, причем при многократном воспроизведении течения в одинаковых условиях точные значения всех полей каждый раз оказываются иными. Вернемся снова к рис. 1.1, на котором представлены образцы кривых, описываю-щих зависимость некоторых гидродинамических величин в турбулентном течении от времени. Мы видим, что все эти кривые состоят из совокупности пульсаций разнообразных периодов и амплитуд, налагающихся друг на друга без какой-либо заметной закономерности. Аналогичный (и столь же сложный) вид имеют распределения мгновенных значений гидродинамических элементов в пространстве. В силу крайней неупорядоченности и резкой изменчивости во времени и в пространстве полей всех гидродинамических величин при изучении турбулентности неизбежно приходится использовать какие-либо методы осреднения, позволяющие перейти от исходных гидродинамических полей к гораздо более плавным и регулярным средним значениям характеристик течения. [c.166]

Выше уже указывалось, что гидродинамические поля скорости, давления, температуры и т. д. в случае турбулентных течений имеют столь сложную структуру, что их индивидуальное описание оказывается практически невозможным. Поэтому здесь приходится рассматривать сразу целую совокупность аналогичных течений и изучать лишь осредненные статистические характеристики этой совокупности, предполагая, что все рассматриваемые гидродинамические поля являются случайными полями (в смысле, объясненном в п. 3.2). В дальнейшем мы всегда будем предполагать, что такой подход является возможным, т. е. турбулентными мы будем называть лишь такие течения, для которых существует статистический ансамбль аналогичных течений, характеризуемый определенными распределениями вероятности (с непрерывными плотностями) для значений всевозможных гидродинамических полей. Отметим в этой связи, что обычное определение турбулентных течений просто как течений, сопровождающихся беспорядочными пульсациями всех гидродинамических величин, еще недостаточно для возможности построения математической теории турбулентности. Если же соответствующий статистический ансамбль существует, то отвечающее ему статистическое описание гидродинамических полей турбулентности и с чисто практической точки зрения не будет неполным , так как знание всех деталей очень запутанного индивидуального поля для практики никогда не нужно, а интерес представляют, в первую очередь, средние характеристики. Правда, на практике обычно используются не средние по ансамблю, а временные или пространственные средние поэтому с практической точки зрения следует требовать еще, чтобы случайные поля гидродинамических величин обладали некоторыми эргодическими свойствами. Последнее условие в дальнейшем также всегда будет предполагаться выполняющимся. [c.225]

Выше рассматривалась лишь средняя скорость турбулентных течений вдоль шероховатой стенки. Легко понять, однако, что соображения, приведшие выше к выводу о том, что значение коэффициента А в формуле (6.22а) должно быть одним и тем же для развитых турбулентных течений как вдоль гладкой, так и вдоль шероховатой стенки, могут быть приложены и к очень многим безразмерным характеристикам турбулентных пульсаций скорости. Рассмотрим область турбулентного течения вдоль стенки, покрытой однородной шероховатостью (для определенности мы будем считать эту стенку динамически вполне шероховатой), расположенную выше примыкающего к стенке так называемого подслоя шероховатости, в пределах которого размеры, формы и распределение по плоскости отдельных элементов шероховатости (т. е. неровностей) еще непосредственно влияют на течение (толщина этого слоя обычно в 5—10 раз превосходит среднюю высоту Но выступов стенки, причем она зависит как от формы и распределения этих выступов, так и от того, какие характеристики течения исследуются и какая при этом требуется степень точности). Допустим, кроме того, что речь идет о группе точек Х1 = = (хи у и 2 1), Х2= ( 2, У2, гг),. .., Хп= (хп, Уп, гп), такой, что значение всех координат г,-, /=1,. .., /г, здесь намного меньше типичного вертикального масштаба L рассматриваемого течения (например, радиуса трубы, полуширины канала или толщины пограничного слоя) и что расстояния между любыми двумя из точек х,-, /=1,. .., /г, также намного меньше, чем Ь, но значительно превосходят масштаб (где г+ = ги 1у, г = у1и, а г = т п (ги. .. [c.258]

Имеющиеся экспериментальные данные о характеристиках пульсаций температуры в целом неплохо согласуются с выписанными выше теоретическими формулами, но в одном отношении это согласие все же оказывается заметно менее полным, чем в случае формул, относящихся к пульсациям компонент скорости. Дело в том, что для пульсаций компонент скорости данные измерений и в логарифмических пограничных слоях лабораторных турбулентных течений, и в нейтрально стратифицированном приземном (или приводном) слое атмосферы почти всегда приводят к близким друг к другу результатам, как это и должно быть (по-сколько при нейтральной термической стратификации приземный слой атмосферы также представляет собой логарифмический пограничный слой — об этом см. ниже IV раздел). Однако в случае пульсаций температуры атмосферные измерения обычно приводят к результатам, хорошо согласующимся с выводами теории, но отличающимся от тех, которые получаются в лабораторных экспериментах. Наиболее известным примером здесь являются изме- [c.304]

Турбулентность — это явление, наблюдаемое в очень многих течениях жидкостей и газов как в природе, так и в технических устройствах и заключающееся в наличии беспорядочных пульсаций (т. е. крайне нерегулярных изменений в пространстве и во времени) скорости, давления, температуры и других гидродинамических характеристик этих течений. [c.461]

В общем случае этим условиям удовлетворить невозможно. Очевидным преимуществом теории переноса, использующей уравнения для статистических моментов пульсаций, является ее независимость от подобных ограничений. Важным преимуществом рассматриваемой теории является также возможность учета с ее помощью влияния внешнего турбулентного течения на процессы переноса внутри пограничного слоя. Действительно, благодаря наличию в уравнениях для вторых моментов членов, характеризующих турбулентную диффузию, являются возможными расчет характеристик переноса вплоть до внешней границы пограничного слоя и, следовательно, учет (через посредство граничных условий) турбулентности внешнего потока. Следующим принципиальным преимуществом рассматриваемой теории является возможность учета влияния пульсаций давления на изменение пульсационных потоков скалярной субстанции, что невозможно при использовании феноменологической теории, основанной на понятии пути смешения . [c.81]

Заметим теперь, что в условиях развитой турбулентности вязкие напряжения трения пренебрежимо малы по сравнению с турбулентными напряжениями Рейнольдса (за исключением примыкающего к твердым стенкам вязкого подслоя, который мы здесь не будем рассматривать). Поэтому естественно считать, что и перенос турбулентной э-нергии за счет сил вязкости (т. е неупорядоченных молекулярных движений) очень мал по сравнению с переносом энергии турбулентными пульсациями скорости, т. е. что последний член в скобках в левой части (6.41) пренебрежимо мал по сравнению со вторым членом. Рассмотрим случай, когда осредненное течение однородно в направлении осей Oxi и Oxi. В таком случае все статистические характеристики турбулентности будут зависеть только от Xs, причем в силу [c.343]

Для ответа на этот вопрос следует выяснить, от каких параметров может зависеть статистический режим мелкомасштабных пульсаций. Естественно ожидать, что при переходе ко все более и более мелким пульсациям, наряду с ослаблением ориентирующего влияния осредненного течения, будет ослабевать и влияние всех вообще его геометрических и кинематических особенностей. Поэтому можно думать, что характеристики осредненного течения (типа, например, характерной длины Ь и характерной скорости и) не будут непосредственно определять статистический режим мелкомасштабных пульсаций. Но в таком случае статистический режим этих пульсаций не будет зависеть от конкретного вида осредненного движения, а будет определяться своими собственными внутренними закономерностями. Подобные закономерности, очевидно, должны быть обусловлены общими для всех локально изотропных турбулентных течений процессами передачи энергии от крупномасштабных движений к движениям меньших масштабов под действием сил инерции (т. е. в виде работы, совершаемой против действия напряжений Рейнольдса) и диссипации энергии в теплоту под действием вязкого трения. Это утверждение можно перевести на язык общей механики, рассматривая развитый турбулентный поток как динамическую систему с очень большим числом степеней свободы и выделив степени свободы, относящиеся к мелкомасштабным (и высокочастотным) компонентам движения. Тогда сказанное выше означает, что силы инерции и силы трения, отвечающие выделенным степеням свободы, должны находиться в статистическом равновесии, не зависящем от особенностей крупномасштабных компонент движения. [c.317]

О статистических характеристиках разностей Л и можно все же высказать некоторые приближенные утверждения, весьма просто проверяемые и имеющие широкую область применимости. А именно, можно воспользоваться тем, что как в случае большинства искусственных турбулентных течений (течений за решеткой в аэродинамической трубе, турбулентных струй, течений в трубах, каналах, пограничных слоях и т. д.), так и в случае атмосферной турбулентности пульсации скорости имеют, как правило, заметно меньшую величину, чем типичная средняя скорость. Поэтому можно надеяться, что во всех таких случаях без большой ошибки можно воспользоваться приближенным равенством и (J p, Iq) ( о т. е. заменить щ средней скоростью и в точке (j q, t ). Далее, турбулентные пульсации в фиксированной точке Xq в течение небольшого промежутка времени (ip. 0 + " ) можно попробовать приближенно представить как результат переноса через эту точку с постоянной скоростью и (Xq, iq) = u и без искажений турбулентных возмушений, расположенных в начальный момент вдоль луча J , выходящего из j q и направленного обратно направлению вектора и. Как уже указывалось на стр. 15—16, такое представление было впервые использовано Тэйлором (19386) в применении к турбулентности за решеткой в аэродинамической трубе с тех пор допущение о его законности называется гипотезой Тэйлора или гипотезой замороженной турбулентности (так как согласно этой гипотезе турбулентные образования в системе отсчета, движущейся со скоростью и, считаются замороженными , т. е. не меняющимися во времени). На самом деле, разумеется, турбулентные возмущения не переносятся осредненным течением без искажений как одно целое, а постепенно эволюционируют в процессе переноса, изменяя свою форму. Смысл гипотезы [c.332]

Монин, 1969). Такой подход отвечает представлениям о наличии универсальных связей между характеристиками крупно- и мелкомасштабных пульсаций для турбулентных течений, определяемых при Re ->оо мелкомасштабными флуктуациями, а не крупномасштабными колебаниями скорости, определяющими средние значения всех термогидродинамических величин и по существу не зависящих от. В этом находит свое выражение гипотеза Бетчелора 1955) о статистической независимости крупно- и мелкомасштабных движений. [c.13]

Микро- и макроструктур закрученного потока представлякгг особый интерес для понимания физического механизма процессов течения и тепломассообмена. На структуру турбулентного течения существенно влияют особенности радиального распределения осредненных параметров и кривизна обтекаемой газом поверхности. При этом поле турбулентных пульсаций при закрутке всегда трехмерно и имеет особенности, отличающие его от турбулентных характеристик осевых течений [16, 27, 155, 156]. Одно из основных и характерных отличий состоит в том, что в камере энергоразделения вихревой трубы наблюдаются значительные фадиенты осевой составляющей скорости, характеризующие сдвиговые течения. Эти градиенты наиболее велики на границе разделения вихря в области максимальных значений по сечению окружной составляющей вектора скорости. Приосевой вихрь можно рассматривать как осесимметричную струю, протекающую относительно потока с несколько отличной плотностью, и естественно ожидать при этом появления эффектов, наблюдаемых в слоях смешения струй [137, 216, 233], прежде всего, когерентных вихревых структур с детерминированной интенсивностью и динамикой распространения. Экспериментальное исследование турбулентной структуры потоков в вихревой трубе имеет свои специфические сложности, связанные с существенной трехмерностью потока и малыми габаритными размерами объекта исследования, что предъявляет достаточно жесткие требования к экспериментальной аппаратуре. В некоторых случаях перечисленные причины делают невозможным применение традиционных [c.98]

Микроструктура закрученного потока представляет особый интерес для понимания физического механизма процессов течения и тепломассообмена. На структуру турбулентного течения в камере энергорааделения вихревых труб значительно влияют особенности радиального распределения осредненных параметров и кривизна обтекаемой газом поверхности. При этом поле турбулентных пульсаций закрученного ограниченного потока всегда трехмерное и имеет особенности, отличающие его от турбулентных характеристик незакрученных течений [15, 18, 30, 181, 196]. На рис. 3.11,а показаны интенсивность турбулентности е закрученного потока в системе координат, связанной с криволинейной линией тока, где — продольная, — поперечная и ц — радиальная составляющие турбулентных пульсаций в зависимости от относительного расстояния до стенки камеры энергоразделения y/R. [c.115]

Течение внутри турбулентного П. с. носит пульсаци-онный, хаотич. характер давление, плотность, скорость, темп-ра, концентрации и др. характеристики поля течения быстро изменяются, пульсируют, и притом хаотически. В этом случае при матем. описании течения каждый параметр можно представить в виде суммы осреднённого по времени, или среднего, значения и пульсационного. Нэпр., и = и -)- а, Т = Т + Г. Интеграл по времени от пульсац. составляющей любого параметра за достаточно большой интервал времени Дт (строго говоря, при Дт — оо) равен нулю [c.664]

Пульсации и неравномерность потока на выходе из воздухозаборника оцениваются по тем же параметрам, что и на входе в компрессор. Источниками пульсации являются турбулентность воздуха, неустойчивость пограничного слоя, особенно в местах его-взаимодействия со скачками уплотнения, наличие конструктивных и технологических уступов в проточной части и, наконец, неустойчивость течения в самом воздухозаборнике на некоторых режимах его работы. На равномерность и стационарность течения в воздухозаборнике значительное влияние оказывают возмущени от вблизи расположенных элементов летательного аппарата. Уровень неравномерности поля скоростей и пульсадионные характеристики (амплитуда и частота пульсаций) потока на выходе из воздухозаборников специально нормируются и не должны превышать допустимых значений по условиям устойчивой работы двигателя. [c.254]

Современная измерительная техника указывает разнообразные пути изучения внутренней структуры турбулентных течений. Сюда входит прежде всего непосредственная фотокиносъемка сделанных видимыми при помощи твердых примесей или газовых пузырьков водяных потоков ), позволяющая получи ь картину линий тока, измерить среднюю интенсивность пульсаций скорости и другие статистические характеристики, в том числе коэффициент корреляции и масштаб. [c.627]

Эта разность векторов скоростей (9.4) как раз и принимается в статистической теории турбулентности А. Н. Колмогорова в качестве исходной кинематической характеристики так называемой локальной структуры турбулентного потока. Из этой разности векторов скоростей составляются затем с помощью операции осреднения по времени статистические характеристики локальной турбулентности, аналогичные моментам связей проекции векторов скоростей пульсаций в двух точках, введённым впервые в цитированной выше работе Л. В. Келлера и А. А. Фридмана и широко используемым в работах Л. Г. Лойцянского 1), Л. И, Седова ) и др. При выводе общих уравнений турбулентности Рейнольдса в 3 и в последующих параграфах в качестве исходной кинематической характеристики турбулентности был принят вектор пульсации в виде разности истинного вектора скорости и вектора скорости осреднённого течения в одной и той же точке, т. е. [c.504]

Режим слоистого течения был назван ламинарным (от латинского слова lamina — слой), режим беспорядочного течения был назван турбулентным (от латинского слова turbulentos — беспорядочный). Если построить зависимость скорости в какой-либо точке потока от времени, можно видеть, что для ламинарного режима движения te (i) = onst (рис. 1.24,а), а для турбулентного режима (рис. 1.24,6) скорость постоянно меняется и колеблется около значения, которое является величиной средней скорости w движения. Отклонение истинной скорости от средней w—w==w называется турбулентной пульсацией скорости. Для характеристики турбулентного потока используют пара- [c.40]

Перейдем к выводу дифференциальных уравнений переноса, описывающих эволюцию одноточечных вторых моментов < А "В > турбулентных пульсаций термогидродинамических параметров химически активной многокомпонентной среды с переменной плотностью и переменными теплофизическими свойствами. Такие уравнения для однородной жидкости в приближении Буссинеска Буссинеск, 1877) лежат в основе метода инвариантного моделирования во многих современных теориях турбулентности различной степени сложности (см. (Турбулентность Принципы и применения, 1980)). Несмотря на полуэмпирический характер уравнений для моментов, в которых при описании корреляционных функций высокого порядка используются приближенные выражения, содержащие эмпирические коэффициенты, следует признать достаточную гибкость основанных на них моделей. Они позволяют учесть воздействие механизмов конвекции, диффузии, а также возникновения, перераспределения и диссипации энергии турбулентного поля, на пространственно-временное распределение усредненных термогидродинамических параметров среды. Поэтому, подобные уравнения нашли широкое применение при численном моделировании таких течений жидкости, для которых существенно влияние предыстории потока на характеристики турбулентности в точке (Турбулентность Принципы и применения, 1980 Иевлев, 1975, 1990). С другой стороны, ими можно воспользоваться для нахождения коэффициентов турбулентного обмена в свободных потоках с поперечным сдвигом (градиентом скорости), в том числе применительно к специфике моделирования природных сред (Маров, Колесниченко, 1987). [c.168]

Физические основы. Взаимодействие крупномасштабной турбулентности с обтекаемым телом связано с дальнодействием сил давления. Когда турбулентный поток приближается к стенке, турбулентность чувствует это приближение и начинает изменяться. Вследствие этого при Ье 6 вблизи поверхности обтекаемого тела возникают как бы два пограничных слоя обычный вязкий и внешний невязкий . В вязком пограничном слое толш,иной 6 поле скорости завихренно. Во внешнем невязком пограничном слое толш,иной А оно потенциально, однако здесь изменяются характеристики турбулентности и, в частности, турбулентная вязкость. При построении моделей турбулентности это дальнодействие формально проявляется в моментных уравнениях через члены типа р и -) и р ди дх ). Пульсации давления в несжимаемой жидкости удовлетворяют уравнению Пуассона, решение которого определяется всей областью течения. Отсюда формально и возникает эффект дальнодействия. В [2] предпринята одна из первых попыток учесть эти эффекты при построении двухпараметрической модели турбулентности и показана необходимость введения в модельные уравнения расстояния до стенки. Тем самым в модель вводились эффекты не локальности, когда в малой окрестности точки решение модельных уравнений явно зависит от присутствия стенки вдали от нее. Многие современные модели турбулентности также используют понятие расстояния до стенки. Однако неясно, насколько правильно модельные уравнения такого типа могут описать внешний невязкий пограничный слой. [c.456]

Корсин и Кистлер еще в 1954 г. одними из первых показали, что вдали от стенки значения деленных на и средних квадратичных значений компонент пульсационной скорости в пограничных слоях на гладкой и на шероховатой пластинах оказываются примерно одинаковыми. В последующие годы родственные результаты, относящиеся к целому ряду статистических характеристик пульсаций скорости в турбулентных течениях жидкости вдоль гладких и шероховатых стенок, были получены и многими другими исследователями см., например, обзорную статью Кадера и Яглома (1984), глава 1, 3, где можно найти много относящихся сюда ссылок. В частности, в этой статье приведен сводный график зависимости нормированного спектра продольных пульсаций скорости Еп(к)1ги от кг, полученный по данным измерений [c.259]

Соотношение (6.50), называемое обычно законом дефекта скорости, впервые было получено Карманом (1930) на основе обработки экспериментальных данных Фрича (1928), относящихся к течению в трубе. В дальнейшем этот закон неоднократно тщательно проверялся (см. ниже рис. 6.7 и 6.8), и теперь уже нет сомнений, что он представляет собой частный случай весьма общего принципа подобия по числу Рейнольдса, выполняющегося со значительной степенью точности для широкого класса турбулентных течений. Согласно этому принципу, при достаточно больших числах Рейнольдса UL v (где и и Ь — характерные масштабы скорости и длины) для большой области турбулентного течения (обычно охватывающей почти все течение за исключением сравнительно тонких слоев, примыкающих к стенкам) осредненное течение (а также и статистические характеристики пульсаций скорости) не зависит непосредственно от коэффициента вязкости (т. е. от числа Рейнольдса), оказывающего влияние на течение только через посредство граничных условий и зависящей от них величины и (см. Таунсенд (1956)). [c.261]

В заключение рассмотрения характеристик поля в температуры или концентрации примеси в турбулентном течении остановимся совсем вкратце на некоторых результатах, касающихся характеристик турбулентных пульсаций — 0. Ограничимся лишь случаем турбулентных течений вдоль гладкой стенки ясно, что в случае шероховатой стенки вне тонкого примыкающего к такой стенке подслоя непосредственного влияния шероховатости (имеющего толщину порядка немногих высот Но) все статистические характеристики пульсаций О будут подчиняться тем же закономерностям, которые справедливы для случая гладкой стенки (последнее заключение следует из общих физических соображений и хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными данными см., например, Кадер и Яглом (1984)). Легко понять, что все относящиеся к пульсациям компонент скорости соотношения, указанные в п. 6.3, 6.5 и 6.6, могут быть с очень небольшими изменениями переформулированы и в применении к пульсациям температуры 10 . В частности, для одноточечных моментов пульсаций температуры =Мп и смешанных моментов [c.302]

Условия автомодельности по критерию Рейнольдса в задачах, где требуется оценка осредненных параметров течения, достаточно подробно изучены для основных геометрических схем. Условия автомодельности высших моментов турбулентных пульсаций в гидравлике начали изучать лишь в последние годы, главным образом применительно к задачам оценки пульсации давления на границе потока. В настоящее время установлено, что низкочастотная часть спектра пульсаций и дисперсия пульсации давления в явлениях типа гидравлического прыжка почти не зависят от числа Рейнольдса, во всяком случае при значениях этого числа, изменяющихся в диапазоне от (2 -Ь 5) X 10 до (2 -h 5) X 10 (Д. И. Кумин и др., 1954 А. С. Абелев, 1959 В. И. Букреев и О. Ф. Васильев,. 1965). Недостаточно изучены характеристики турбулентности в зонах отрыва при больших скоростях, [c.787]

В уравнениях трубулентности О. Рейнольдса в качестве исходной кинематической характеристики турбулентности принят вектор пульсации в виде разности векторов истинной скорости и скорости осредненного течения в одной и той же точке [c.105]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...