Слой пограничный при движении газа

Остальные особенности теплоотдачи при движении газа с большой скоростью проявляются при сверхзвуковых скоростях. Поля физических параметров газа в пограничном слое начинают заметно влиять на теплоотдачу при М > 1,6. Существенное влияние процессов диссоциации на теплообмен для воздуха начинается с М 10. Влияние ионизации на процесс теплообмена для воздуха проявляется, начиная с температуры 7000° К, т. е. при М >- 25. При М = 20 ионизируется приблизительно 1% молекул и атомов воздуха, что не приводит еще к существенному изменению условий теплообмена. [c.380]

Рассмотрим метод определения связи между и Ср предложенный О. Рейнольдсом. Покажем, что при движении газа вдоль пластины (dp/dA = 0) поля скорости и температуры подобны. Для этого разделим все члены уравнения динамического пограничного слоя [c.136]

Рассмотрим метод определения связи между и С/, предложенный О. Рейнольдсом. Покажем, что при движении газа вдоль пластины 6р бх = Щ поля скорости и температуры подобны. Для этого разделим все члены уравнения динамического пограничного слоя (24.54) на р, а теплового—на рСр и представим сопоставляемые переменные в них в безразмерной форме скорость как = температуру как a(j = /0 в результате указанные урав- [c.283]

При движении газа через слой шариков происходит интенсивное перемешивание частиц газа, что разрушает пограничные слои, расположенные на поверхности шаров. Вследствие этого турбулизирующие свойства шарикового слоя и могут являться основой для создания высокоинтенсивного регенеративного теплообменника с шариковой насадкой. [c.49]

Ламинарный пограничный слой при движении газа с большими скоростями [c.648]

Отрыв прилипших частиц может происходить при движении газа или воздуха в трубопроводе. В этих условиях одна осевая скорость не может характеризовать воздействие потока на прилипшие частицы, которое изменяется в зависимости от диаметра трубопровода. Поэтому следует связать это воздействие с числом Рейнольдса (Re). Так, для труб диаметром 100, 250 и 400 мм толщина ламинарного пограничного слоя при Re = 5,6-10 составляет 1,52 1,31 2,1 мм, а при Re = 4,7 10 составляет 0,01 0,026 и 0,042 мм соответственно, т. е. может быть меньше диаметра прилипших частиц [271]. С уменьшением диаметра трубопровода при одной и той же осевой скорости потока число Рейнольдса, а следовательно, коэффициент Сх и лобовое давление уменьшаются [см. формулу (X, 3)], что затрудняет отрыв частиц. С увеличением диаметра трубопровода требуется большая скорость по оси трубы для отрыва прилипших частиц. Так, с ростом диаметра трубопровода от 100 до 350 мм осевая скорость, обусловливающая отрыв частиц диаметром 21 мкм, растет от 8,3 до 10,4 м/с. [c.302]

При движении газа вдоль стенок ЖРД, а также при движении жидкости в охлаждающем тракте ввиду больших скоростей образуется всегда турбулентный пограничный слой. Однако из теории пограничного слоя известно, что турбулентный характер движения распространяется не на весь пограничный слой в области, непосредственно примыкающей к стенке, во всех случаях имеется небольшая по толщине (в сравнении со всем пограничным слоем) зона, где движение носит явно ламинарный характер. Эту зону называют ламинарным подслоем турбулентного пограничного слоя. [c.6]

Профиль скорости жидкости не изменяется вплоть до окрестности носовой части газового пузырька, в которой появляются два новых источника завихренности, вызванные взаимодействием жидкости с поверхностью пузырька и изменением движения жидкости относительно стенок трубы вблизи границы раздела между газом и жидкостью. Пограничные слои, возникающие при этом, обозначены на рис. 60, б линиями увеличенной толщины. Можно показать, что число Рейнольдса Ке = 2рн/ /р. в этом случае велико [c.210]

Необходимость исследования теплоотдачи при большой скорости движения газа диктуется, главным образом, развитием авиационной и ракетной техники. При исследовании этой проблемы широка используется теория пограничного слоя и эксперимент. [c.375]

Уравнения пограничного слоя при больших скоростях движения газа [c.380]

Рассмотренные выше обобщения формулы Ньютона на случая теплоотдачи в условиях движения газа с большой скоростью позволяют при расчете тепловых потоков непосредственно учесть только две особенности этого процесса разогрев газа в пограничном слое и изменение его полной энтальпии из-за химических реакций. Остальные особенности учитываются при оценке коэффициента теплоотдачи. [c.383]

При больших скоростях движения газа расчетные формулы для коэффициента теплоотдачи получают на основе теории пограничного слоя или экспериментальным путем. [c.383]

При получении расчетных формул с помощью теории пограничного слоя используется уравнение связи между коэффициентами теплоотдачи и трения, полученное в 5 главы V. Оно сохраняется при больших скоростях движения газа. В самом деле дифференциальное уравнение (10.19), полученное при Рг = 1, и уравнение (10.11) [c.383]

Аналогично при турбулентном пограничном слое на плоской поверхности (Re = 5 10 — 10 ) формулы (6.45) и (6.46) для больших скоростей движения газа можно записать в виде [c.385]

Турбулентное движение - это сложное движение материи - сплошной среды - жидкости, газа и плазмы. Турбулентное движение возникает или при движении потока вязкой феды возле твердой поверхности, или при относительном движении двух потоков вязкой среды. В зависимости от конкретного движения внешние признаки, характерные только для турбулентного движения, могут быть различными. В сравнении с ламинарным турбулентное движение в трубах и каналах характеризуется резким увеличением сопротивления. При струйном течении ст]эуя, вытекающая из отверстия, имеет меньшую скорость, чем ламинарная нормальное сечение струи больше и струя быстрее размывается. При внешнем турбулентном движении толщина пограничного слоя и сопротивление движению больше. Теплообмен между турбулентным потоком и твердой поверхностью происходит более интенсивно, чем при ламинарном движении. [c.11]

Теоретические понятия и определения аэродинамики, рассмотренные выше, основаны на гипотезе сплошности газовой среды. Однако с увеличением высоты полета в связи с уменьшением плотности воздуха возрастает длина свободного пробега молекул. Предметом аэродинамики разреженной среды и является исследование течений при значительных длинах свободного пробега, соизмеримых, в частности, с толщиной пограничного слоя. Для этого режима течения уже неприменимы газодинамические соотношения сплошной среды и необходимо пользоваться кинетической теорией, исследующей движение газа с помощью молекулярной механики. Важнейшие выводы этой теории и изложенные в настоящей главе методы аэродинамического расчета основаны на дискретной схеме строения газа. В соответствии с этой схемой рассматриваются режимы свободномолекулярного потока и течения со скольжением, соответствующие зависимости для расчета давления, напряжения трения и энергии падающих и отраженных частиц. При формулировке вопросов и [c.710]

При чисто ламинарном отрыве точка перехода лежит ниже по течению относительно точки прилипания, а при отрыве промежуточного типа место перехода располагается между точками отрыва и прилипания. Таким образом, положение точки перехода решающим образом влияет на характер отрыва пограничного слоя. Его нарастание зависит от интенсивности положительного градиента давления, а распределение давления определяется простыми волнами сжатия и скачком уплотнения, обусловленными утолщением пограничного слоя. На равновесие между этими двумя процессами может оказать воздействие изменение режима теплопередачи. Если охлаждать стенку выще области взаимодействия, то это вызовет повышение плотности и снижение вязкости газа. Большая плотность обусловливает возрастание количества движения газа и затягивание срыва. Этому же способствует и уменьшение вязкости. [c.102]

Управление обтеканием, проявляющееся в непосредственном воздействии на поток газа около летательных аппаратов, используется для улучшения их аэродинамических свойств и позволяет решать две основные задачи. Одна из них связана с таким воздействием на обтекающий газ, при котором достигаются заданные суммарные аэродинамические характеристики или их составляющие. Например, может обеспечиваться нужное значение максимального коэффициента подъемной силы или наивыгоднейшее аэродинамическое качество, требуемое изменение (повышение или снижение) лобового сопротивления, сохранение устойчивости ламинарного пограничного слоя и, как результат, уменьшение трения и теплопередачи. Решение второй задачи позволяет формировать таким образом управляющий поток, чтобы улучшить условия обтекания органов управления и стабилизирующих устройств (оперения) и тем самым повысить управляющий и стабилизирующий эффекты. Кроме того, соответствующие устройства, управляющие движением газа, используются для повышения эффективности реактивных двигателей (в частности, путем улучшения обтекания воздухозаборников), а также отдельных средств механизации летательных аппаратов (щитки, предкрылки, закрылки и др.). [c.103]

Вдув газа в пограничный слой получил широкое распространение как способ тепловой защиты, особенно в тех случаях, когда требуется сохранить внешние формы конструкции неизменными (передние кромки гиперзвуковых летательных аппаратов, их головные части и т. п.). В качестве вдуваемой охлаждающей среды используются специальные жидкости, пасты или порошки. При движении сквозь пористую стенку они превращаются в газ, который проникает в пограничный слой, изменяя характер течения. [c.466]

Тепловой пограничный слой. При больших скоростях движения газа (Л1 1) вдоль твердого тела на его поверхности возникают гидродинамический и тепловой пограничные слои. В указанных условиях оба слоя оказывают взаимное влияние друг на друга. [c.200]

В условиях движения среды, когда образуется динамический пограничный слой и при разности концентраций на внутренней его границе и вне его, можно выделить диффузионный пограничный слой (аналогично тепловому пограничному слою). Толщина пограничного слоя зависит от скорости газов и при скорости, например, 1 лг/сек составляет бд==> = 0,05 мм. Можно положить, что массоперенос через диффузионный пограничный слой в направлении, нормальном к стенке, происходит в пограничном слое только путем молекулярной диффузии (по закону Фика). Подобно тому совместную передачу тепла в движущейся однокомпонентной среде теплопроводностью и конвекцией называют конвективным теплообменом, совместный молекулярный и макроскопический перенос массы называют конвективным массообменом. [c.178]

Аналогия Рейнольдса устанавливает подобие полей температуры и скоростей движения газа при его течении вдоль пластины в ламинарном и турбулентном пограничном слое. [c.114]

Из последних уравпений видно чтобы левая часть уравнения (1-14) была равна нулю, должна быть равна нулю субстанциональная производная. Как показано выше, вследствие низких значений чисел Рейнольдса не только пограничный слой, но и в целом поток газа над поверхностью жидкости является ламинарным. При ламинарном течении, как известно, гидродинамический пограничный слой в обычном понимании (как слой с градиентом скорости) отсутствует, так как толщина такого слоя становится равной половине поперечного размера канала. Иначе говоря, в некоторой области вокруг капель (между поверхностями соседних пленок или частиц жидкости), как следует из определения ламинарного течения, имеет место движение газа относительно жидкости в виде отдельных слоев без поперечных составляющих скорости [51]. [c.29]

После того как определены движущие силы процессов, рассмотрим подробнее физическую модель тепло- и массообмена и особенно распределение температур и концентраций в газе и пограничном слое между частицами жидкости и движущимся встречно газом. Примем, что при движении частиц жидкости их температура изменяется от начальной н до конечной (ж. к. Количество теплоты, переданной жидкостью, определяется по формуле [c.49]

Рассмотрим турбулентное движение газа в начальном участке трубы при равномерном распределении скоростей.и температур на входе (фиг. 79). Происходящее одновременное нарастание динамического и теплового пограничного слоя на стенке трубы приводит к вытеснению потока из пристенной области. В отличие от обтекания тела неограниченным потоком в данном случае общий расход газа постоянен и происходит через заданное поперечное сечение трубы. При стационарном режиме массовый расход газа одинаков во всех сечениях, т. е. [c.265]

Как известно, при турбулентном движении газа к сопротивлению трения и сопротивлению давления добавляется так называемое полезное сопротивление, связанное с турбулентным переносом молей из пограничного слоя к поверхности нагрева. Очевидно, что чем больше в общей сумме эта часть сопротивления, тем рациональнее организован конвективный теплообмен. [c.45]

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]

Коэффициент теплообмена а от газа к стенке при турбулентном движении газа определяется коэффициентом теплопроводности газа и толщиной пограничного слоя. [c.51]

При натекании сверхзвуковой струи газа на преграду перед преградой возникает ударная волна, за которой формируется сжатый слой газа (см. рис. 2.16). Внутри этого слоя продольная скорость газа падает от ударной волны до поверхности преграды, и появляется поперечная составляющая скорости вдоль поверхности преграды, которая растет при движении от ударной волны до внешней границы пограничного слоя, возникающего при движении газа вдоль поверхности преграды. Внутри пограничного слоя поперечная скорость, очевидно, вновь падает до нуля. Толщина этого пограничного слоя в окрестности критической точки очень мала и поэтому на практике ею можно пренебречь. Кроме того, внутри сжатого слоя у поверхности преграды происходит очень бурный турбулентный обмен импульсом, т. е. велики пульсаци-онные составляющие скорости. [c.102]

Теплообмен при больших скоростях движения газа характеризуется рядом особенностей по сравнению с теплоотдачей, протекающей в условиях умеренных скоростей. Как известно, вследствие проявления вязкости жидкости в пограничном слое газ затормаживается у поверхности твердого тела. В результате этого торможения, а также передачи количества движения, обусловленного значительными градиентами скорости у стенки, температура жидкости у повер.хности этой стенки существенно повышается, что при умеренных скоростях не имело места. В адиабатических условиях теплоотвод через стенку отсутствует. Но повышение температуры raia у стенки обусловливает появление переноса тепла за счет теплопроводности из пограничного слоя газа в ядро потока. Таким образом, при движении газа с большой скоростью происходит одновременно два процесса, имеющих разное направление. С одной стороны, в пограничном слое выделяется некоторое количество тепла за счет, диссипации энергий. С другой стороны, некоторое количество тепла путем теплопроводности из пограничного слоя переходит в основной поток. Молекулярный перенос количества движения, согласно закону Ньютона, пропорционален коэффициенту кинематической вязкости молекулярный перенос тепла, в соответствии [c.176]

Сопоставляя графики распределения скоростей и температур в пограничном слое, видим, что при движении газа с положительным градиентом давления существенно нарушается подобие полей скоростей и температур. Поэтому допущение о подобии профилей скоростей и температур при градиентном течении жидкости, часто принимаемое при расчете пограничного слоя, е подтверждается нашими опытами, особенно в предотрыВ(Ной области. [c.354]

Автомодельные решения уравнений пограничного слоя при движении /газа имеют важное значение, поскольку при степенном законе изменения приведенной скорости риешнего потока они позволяют получить точные данные о трении, теплообмене и других характеристиках пограничного слоя. Кроме того, автомодельные решения используются для сопоставления и проверки надежности приближенных методов расчета. Однако то обстоятельство, что автомодельные решения относятся, только к определенному классу течений, не позволяет распространить их на все практически важные случаи течения газов с большими скоростями. В связи с этим разработаны многочисленные приближенные методы расчета сжимаемого ламинарного пограничного слоя при произвольном законе изменения скорости внешнего потока. Многие из этих методов в большей или меньшей степени основываются на автомодельных решениях. [c.225]

Устойчивый ламинарный или турбулентный режим движения наступает на определенном расстоянии от входа газа в канал. При движении газа в плотном слое твердых частиц в газовом потоке создаются благоприятные условия для завихрения потока. Падающие, витаюшдае и уносимые с газом частицы вращаются вокруг осей, направленных различным образом. В результате нроисходит турбулизация пограничного слоя и создаются благоприятные условия для переноса тепла и вещества. [c.17]

Для учета влияния полей физических параметров на коэффициент теплоотдачи при большой скорости движения газа разработан также метод определяющей температуры. При расчете процессов теплоотдачи в соответствии с этим методом физические параметры газа необходимо выбирать по некоторой эффективной температуре, которая зависит от трех температур, оиределяюи1их форму температурного поля при большой скорости течения газа температуры поверхности Т, , адиабатной температуры стенки Т, и температуры на внешней грашще пограничного слоя Tis. По Э. Эккерту, эффективная температура определяется формулой [c.384]

Задачи и вопросы, представленные в этой главе, относятся к фундаментальным понятиям и определениям современной аэродинамики. Приводимые сведения, связанные с такими понятиями и определениями, характеризуют силовое воздействие газообразной среды на движущиеся в ней тела. При этом рассматриваются случаи течения гипотетически идеальной среды, а также жидкости (газа), обладающей реальными свойствами вязкости. Проявление этих свойств связано с возникновением пограничного слоя, существенно влияющего на характер движения газа, обтекающего какие-либо тела. [c.9]

При движении тел с большой скорвстыо в 1еподвижном газе или при обтекании неподвижных тел потоками газа с большой скоростью процессы теплообмена значительно усложняются по сравнению с аналогичными процессами при умеренных скоростях. В этих условиях градиенты скорости поперек пограничного слоя становятся очень большими, что приводит к возникновению больших сил трения. Работа сил трения переходит в теплоту, и пограничный слой можно рассматривать как малую пространственную область, в которой происходит выделение теплоты вследствие диссипации энергии. [c.199]

Характеристиками переноса количества движения и теплоты являются кинематическая вязкость v и температуропроводность а. Поэтому соотнощение толщин гидродинамического пограничного слоя и теплового пограничного слоя зависит только от значения числа Прандтля Рг = v/a. Очевидно, что чем больше число Рг, тем интенсивнее происходит перенос импульса движения в динамическом слое, тем больше поперечный градиент продольной составляющей скорости по сравнению с поперечным переносом теплоты. В этом случае толщина динамического слоя больше толщины теплового пограничного слоя. При малых значениях Рг тепловой слой может иметь толщину больщую, чем динамический пограничный слой. При значении Рг = 1 толщина слоев одинакова. Практически толщины слоев одинаковы лишь для газов, у которых Рг близок к единице. Значения Рг для некоторых рабочих тел [c.121]

Изменение температуры газа по сухому термометру происходит в другом пограничном слое — слое ненасыщенного газа (рис. 2-1). Это изменение — от температуры на границе до температуры t в потоке газа — вызывает соответствующее распределение концентраций пара и влагосодержания газа. При движении жидкости в аппарате влагосодержание газа на границе пограничных слоев насыщенного и ненасыщенного газа меняется в процессе тепло- и массообмена от i/ до (согласно соответствующим этому влагосодержаиию температурам iiM и [c.50]

При течении газа или жидкости с трением и теплообменом условие изоэнтропийности процесса колебаний нарушается. Однако при сравнительно высоких частотах вблизи поверхности канала образуется колеблющийся пограничный слой если толщина колеблющегося пограничного слоя 6 много меньше, чем экви валентный радиус канала (6, < г ), то в основном ядре потока колебания практическия вляются изоэнтропическими. В этом случае можно предположить, что условие (108) выполняется для каждого сечения канала, однако скорость звука в условиях теплообмена является величиной переменной по длине канала и зависит от характера изменения средней температуры или плотности. Таким образом, при наличии теплообмена в канале модель изоэнтропических колебаний может быть использована для расчета колебаний потока жидкости или газа при сравнительно высоких частотах влияние теплообмена в этом случае определяется характером изменения скорости звука по длине канала. При такой постановке задачи достаточно рассмотреть уравнение движения и непрерывности (107) и уравнение процесса малых колебаний (108). [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...