Перемежаемость ламинарных и турбулентных

Пелена вихревая за крылом 390 Перемежаемость ламинарных и турбулентных движений 667, 679, 680 Переменные безразмерные 457 [c.900]

Течение в переходной области не является стабильным. Турбулентность появляется в некоторой части пограничного слоя, затем турбулентно текущая жидкость уносится потоком. Смена ламинарных и турбулентных состояний течения происходит через неравномерные промежутки времени. Такое перемежающееся течение характеризуют коэффициентом перемежаемости . Коэффициент перемежаемости указывает, какую долю некоторого промежутка времени в определенной области жидкости существует турбулентное течение. Следовательно, коэффициент (0=1 означает, что течение все время турбулентное, а коэффициент <в = 0 показывает, что течение все время ламинарное. Таким образом, граничные значения л кр и х р2 приобретают характер осредненных во времени значений. [c.191]

В области критического числа Рейнольдса имеется узкая об-ласть, в которой течение является переходным, называемым перемежающимся (см. рис. 6.1,в). На этом режиме ламинарное и турбулентное течение хаотически во времени перемежаются. Это течение характеризуется коэффициентом перемежаемости у, указывающим долю времени, занятую турбулентным течением в данной точке потока если у= —течение только турбулентное, если — чисто ламинарное. Перемежающееся течение имеет место в узкой области чисел Рейнольдса и менее всего исследовано. Поэтому 5 обычных расчетах принимают, что при Кекр ламинарный режим течения сразу переходит в турбулентный. [c.117]

В переходной области форма профиля скорости уже не сохраняется параболической, а зависит от коэффициента перемежаемости. Поскольку здесь возможно существование как ламинарного, так и турбулентного режима, то одному и тому же числу Рейнольдса могут соответствовать разные профили скорости. [c.168]

Характер течения в переходной области пограничного слоя имеет общие черты с переходными явлениями в трубах. Так, наблюдалось, что турбулентность возникает в ограниченных зонах в виде локальных турбулентных пятен, за пределами которых поток сохраняет ламинарную структуру. Турбулентные пятна распространяются вниз по течению и образуют явление перемежаемости, аналогичное тому, какое встречается на переходных [c.398]

Основной количественной характеристикой явления перемежаемости служит доля времени существования турбулентного режима в данном сечении трубы. Эту безразмерную величину, равную нулю, если течение все время ламинарное, и единице, если течение сохраняет турбулентную форму, назы- [c.525]

Результаты экспериментов показывают, что процесс перехода от ламинарного режима в турбулентный имеет сложный характер и может быть описан с помощью коэффициента перемежаемости , представляющего отношение площади нормального сечения турбулентной части потока к площади всего потока при данном числе Рейнольдса в данный момент времени (для ламинарного режима движения О, а для развитого турбулентного движения у 1. В зависимости от величины ко- [c.52]

В то время как физика ламинарного движения достаточно хорошо изучена, о турбулентном и перемежаемом движениях этого сказать нельзя. Известный физик Р. Фейнман, говоря об отсутствии теории турбулентных потоков в трубе, указал, что ее создание является центральной проблемой, задачей номер один всей современной физики. Еще Г. Галилей указал, что легче изучать движение светил небесных, чем познать законы движения воды в ручейке . [c.244]

Распределение вдоль спиралей турбулентных пробок подчиняется качественно тем же закономерностям, что и в случае сметанного ламинарного-турбулентного движения по цилиндрической трубе. Коэффициент перемежаемости 7 на среднем радиусе принимает значения от 0,3 до 0,7. [c.527]

Рис. 16.3. Зависимость коэффициента перемежаемости V в трубе в области перехода ламинарной формы течения в турбулентную от текущей длины х при различных числах Рейнольдса Ре. По измерениям И. Ротты[ ]. Значение 7 = 1 соответствует сохранению чисто турбулентного, а значение V = О—сохранению чисто ламинарного течения.

Исследования турбулентных пульсаций в пограничном слое на пластине, выполненные П. С. Клебановым в работе [ ], показали также, что во внешних частях пограничного слоя турбулентность носит такой же перемежающийся характер, как и в начальном участке трубы (см. 1 главы XVI, рис. 16.2 и 16.3). Осциллографические записи турбулентных пульсаций показывают, что положение довольно четкой границы между сильно турбулентным течением в пограничном слое и почти свободным от турбулентности внешним течением сильно колеблется во времени. На рис. 18.6 показано распределение коэффициента перемежаемости у по сечению пограничного слоя на продольно обтекаемой плоской пластине. Значение у = 1 означает, что течение все время остается турбулентным, значение же у = О показывает, что течение все время остается ламинарным. Мы видим из этого рисунка, что турбулентность в пограничном слое, начиная от у = 0,56 и до у = 1,26, носит перемежающийся характер. Такое же явление наблюдается в свободной струе и в спутном течении. [c.511]

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]

Малая величина числа Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода (Ке,, 2 10 ) при сравнительно низком уровне турбулентности набегающего потока 0.07% свидетельствовала о главенствующей роли возмущений, поступающих в пограничный слой со стороны поверхности модели [11]. Штрихпунктирные кривые фиг. 6, а и для X = 0.75 м фиг. 6, б, характеризующие изменение коэффициента перемежаемости вдоль области перехода, рассчитаны для общего нормального распределения вероятности случайной величины [c.39]

Таким образом, в пограничном слое, так же как и в течениях в трубах, турбулентность возникает в ограниченных областях, сосуществующих с областями ламинарного течения. Эти турбулентные облачки или пятна , аналогичные турбулентным пробкам в потоках в трубах, распространяются по течению в пограничном слое и образуют в переходной области явление перемежаемости ламинарных и турбулентных режимов течения. [c.537]

В переходной области распределение скоростей попеременно становится то турбулентным, то ламинарным /261, 366/, смена ламинарных и турбулентных состояний происходит через неравномерные промежутки времени. Физический характер такого перемежающегося движения можно описать коэффициентом перемежаемости /, указывающим, какую долю некоторого промежутка времени в определенном месте 1гру-бы существует турбулентное движение. По измерениям И. Ротта /368/ при постоянном числе Рейнольдса коэффициент перемежаемости возрастает с увеличением расстояния от входа в трубу наоборот, частота смен ламинарного и турбулентного состояний с увеличением расспгоя-ния от входа в трубу уменьшается. При числах Рейнольдса, лежащих вблизи Ке 2000, окончательный переход ламинарного движения в турбулентное происходит на очень большой длине трубы. При боль- [c.11]

Перейдем к рассмотрению теплоотдачи при турбулентном движении жидкости в трубе. Развитый турбулентный режим течения в трубе осуществляется при Re lOOOO. В диапазоне 2300Re1 O в трубе наблюдается переходный режим течения — неустойчивый режим, характеризующийся сменой ламинарного и турбулентного потока. Такое состояние характеризуется так называемым коэффициентом перемежаемости, O io l, представляющим собой относительное время существования турбулентного потока величина 1—со приходится на долю ламинарного потока. Надежные рекомендации по расчету теплоотдачи при переходном режиме пока не разработаны. Поэтому возможны лишь оценки по минимальному и максимальному коэффициентам теплоотдачи для ламинарного и турбулентного режимов соответственно с учетом коэффициента перемежаемости. [c.386]

Тщательное исследование потока в трубе при рейнольдсовых числах, близких к критическим, показало, что в одном и том же фиксированном сечении трубы и при том же значении рейнольдсова числа Re = u pdlv может происходить чередование ламинарных и турбулентных режимов. Это явление получило наименование перемежаемости (intermitten y). Причина перемежаемости режимов течения заключается в том, что турбулентность, как показали тщательные опыты, образуется вначале в дискретных областях потока в виде облачков или пятен (spots), в случае трубы заполняющих поперечное сечение трубы пробками , которые могут достигать протяженности вдоль трубы порядка нескольких десятков диаметров трубы, причем эта протяженность зависит от рейнольдсова числа потока. [c.525]

Тщательное исследование потока в трубе при рейнольдсовых числах, близких к критическим, показало, что в одном и том же фиксированном сечении трубы и при том же значении рейнольдсова числа Re= = U pdlv может происходить чередование ламинарных и турбулентных режимов. Это явление получило наименование перемежаемости (in-termitien y) и в настоящее время служит предметом серьезных исследований ). Причина такой перемежаемости режимов течения заключается [c.667]

Если образующиеся вследствие каких-либо внешних причин возмущения скорости и давления с течением времени затухают, то течение устойчиво, если они возрастают, то течение неустойчиво и возможен переход ламинарного режима в турбулентный. Однако этот переход не происходит мгновенно. Непосредственно за точкой потери устойчивости ламинарного пограничного слоя по отношению к малым случайным возмущениям, попадающим в этот слой, течение носит перемежающийся характер происходит смена ламинарных и турбулентных состояний через неравномерные промежутки времени. Физический характер такого перемежающегося течения характеризуют посредством коэффициента перемежаемости, указывающего, какую долю некоторого промежут-жа времени в определенном сечении потока существует турбулентное течение. [c.340]

Течение в переходной области пограничного слоя аналогично течению в переходной области в трубах. Так, наблюдалось, что турбулентность возникает в ограниченных зонах в виде локальных турбулентных пятен, за пределами которых поток сохраняет ламинарную структуру. Турбулентные пятна распространяются вниз по течению и прив-адт к перемежаемости, аналогичной той, которая имеет место нг аереходных режимах в трубах. Наряду с этим на переходных у хтках происходит обмен жидкими объемами между внешним потоком и пограничным слоем через его внешнюю границу, что обусловливает другой тип перемежаемости. [c.363]

Основной количественной характеристикой явления перемежаемости служит доля времени существования турбулентного режима в данном сечении трубы. 3)ту безразмерную величину, равную нулю, если течение все время ламинарное, и единице, если течение сохраняет турбулентную форму, называют коэффициентом перемежаемости и обозначают бук-Еой V- Величина эта зависит, как от рей,-кольдсова числа потока, так и от расстояния X от входа в трубу. На рис. 212 в упрощенной форме (опущены экспериментальные точки) показано изменение коэффициента перемежаемости в круглой трубе в зависимости от рейнольдсова числа Яе и относительного расстояния от входа в трубу х/с1 по опытам И. Ротта ) на воздухе и воде и Д. Колза ) на воде. Коэффициент перемежаемости резко возрастает в области критического значения числа Рейнольдса, причем в ближних к входу сечениях позже, чем в дальних. На рис. 213 кружками, не связанными с кривой, показан профиль скоростей при Ке = 2550 и у = 0.7- Там же приводятся относящиеся к тому же рейнольдсову числу профили скоростей при [c.668]

Хаос течения в трубке. Хотя основное внимание теория динамических систем уделяет течениям с замкнутыми линиями тока, в инженерных разработках важное место занимают открытые течения. Среди них течения над воздушным крылом, пограничные слои, струи и течения в трубках. Недавно на приложения теории нелинейной динамики к проблемам перехода от ламинарного к турбулентному течению в открытых течениях стали обращать больше внимания. Один из примеров — опыт Сринивасана [179] из Йельского университета по исследованию перемежаемости течения в трубе. В этой задаче течение ламинарно и стационарно при малой скорости, но становится турбулентным при достаточно больших средних скоростях. Переход от ламинарного к турбулентному течению, происходящий при определенной критической скорости, по< видимому, осуществляется через перемежаемые вспьш1ки турбулентности. По мере увеличения скорости увеличивается доля времени, которое система проводит в хаотическом состоянии до тех пор, пока течение не турбулнзуется полностью. Некоторые наблюдения этого явления восходят к Рейнольдсу (1883 г.). Основной предмет исследований сейчас состоит в попытке связать параметры этой перемежаемости, например распределение длительности вспышек, с динамическими теориями перемежаемости (см., например, [157]). [c.122]

В конце п. 5.9 части 1 мы уже подчеркивали, что перемежающаяся турбулентность наблюдается очень часто и играет важную роль в процессе перехода ламинарных течений в турбулентные, во внешних областях турбулентного пограничного слоя и во всевозможных свободных турбулентных течениях. Теперь мы видим, что перемежаемость распространена значительно шире, чем это указывалось в части 1, и играет еще более важную роль. Приведенные выше данные делают правдоподобным представление, согласно которому мелкомасштабная турбулентность почти всегда или даже всегда является перемежающейся (в частности, опыты Сэндборна показали, что в турбулентном пограничном слое мелкомасштабная турбулентность оказывается перемежающейся, начиная практически от самой стенки, в то время как полное поле скорости имеет такой характер лишь на значительных расстояниях от нее). Есть основания предполагать также, что с ростом числа Рейнольдса интервал масштабов (или волновых чисел), для которых имеет место заметная перемежаемость, все более и более расширяется. С этим предположением, в частности, хорошо согласуется то обстоятельство, что в природных турбулентных течениях, характеризуемых особенно большими Не, а именно в свободной атмосфере и в океане, многими авторами отмечалось наличие чередующихся областей интенсивной турбулентности и областей относительного покоя, т. е. перемежаемость даже и возмущений, содержащих основную долю энергии турбулентности (см., например, Кречмер, Обухов и Пинус (1952) или Грант, Стюарт и Моильет (1962)). [c.529]

Описанный в этом параграфе характер течения и соответствующие ему зависимости имеют место только при устойчивом ламинарном режиме, т. е. при Re < Re p. При значениях Re > R kp возможно нарушение ламинарного характера течения и возникновение турбулентности. Механизм перехода от ламинарного течения к турбулентному достаточно сложен и, несмотря на многочисленные исследования, выяснен не полностью. Тем не менее можно дать хотя и схематичное, но достаточно близкое к реальной картине описание движения при околокритических числах Re, Так, при числах Re, немного меньших Квкр, в ламинарном потоке периодически появляются кратковременные очаги турбулентности, которые могут на отдельных участках заполнять все сечение потока, образуя турбулентные пробки . Этот переходный процесс можно характеризовать долей А/ некоторого интервала времени Т, в течение которой в данной точке потока существует турбулентный режим. Величину у = At/T называют коэффициентом перемежаемости. По мере возрастания числа Рейнольдса, а также при удалении от входа в трубу величина у непрерывно возрастает. [c.167]

Опыты последних лет показали, что переход к турбулентному движению происходит постепенно. Вначале по мере приближения числа Re к критическому в ламинарном потоке образуются лишь отдельные очаги, или так называемые облачки , пятна или пробки , имеющие турбулентный характер. Затем их количество увеличивается и при числах Re больше критических весь поток становится полностью турбулентным. Это явление, имеющее место не только в трубе, но и во всех других потоках, как указывалось выше, называется перемежаемостью. [c.244]

В свою очередь обе области делятся еще на две подобласти собственно турбулентных движений (внутренняя и внешняя) и нетурбулентные внутри — ламинарный подслой и вне — над-слой перемежаемости. В табл. XIII.2 приведены характеристики областей турбулентного пограничного слоя. По структуре слой можно разделить на три области собственно турбулентное ядро (внутреннее и внешнее) подслой и надслой. Никаких резких границ между областями не существует. [c.327]

Гидродинамический начальный участок наблюдается как при ламинарном, так и при турбулентном течении. Однако при Ке > Кекргтечение в начальном участке может развиваться своеобразно. В передней части трубы может существовать ламинарная форма течения. Образующийся ламинарный пограничный слой при достижении критической толщины переходит в турбулентный. Толщина последнего быстро растет, пока це заполнит все течение трубы. Зона начального участка в месте изменения режима течения характеризуется перемежаемостью движения. Изменение, режима течения может произойти и за пределами начального гидродинамического участка. [c.201]

Турбулентный П. с. По мере увеличения расстояния вдоль поверхности тела местное число Рейнольдса возрастает и начинает проявляться неустойчивость ламинарного течения по отношению к малым возмущениям. Такими возмущениями могут служить пульсации скорости во внеш. набегающем потоке, шероховатость поверхности и др. факторы. В результате ламинарная форма течения переходит в турбулентную, при этом на главное осреднённое движение жидкости или газа в продольном направлении накладываются хаотич., пульсац. движения отд. жидких конгломератов в поперечном направлении. В результате происходит интенсивное перемешивание жидкости, вследствие чего интенсивность переноса в поперечном направлении кол-ва движения, теплоты и массы резко увеличиваются. Потеря устойчивости и переход к турбулентному режиму течения внутри П. с. происходят при нек-ром характерном числе Рейнольдса, к-рое наз. критическим. Величина Яскр зависит от мн. факторов — степени турбулентности набегающего потока, шероховатости поверхности Маха числа М внеш. потока, относит, темн-ры поверхности, вдува или отсоса вещества через поверхность тела и др. Поскольку переход ламинарного режима течения в турбулентный связан с потерей устойчивости, то сам этот процесс не является достаточно стабильным, вследствие чего имеет место перемежаемость режима течения в пределах нек-рой области, к-руго называют областью перехода. [c.663]

А ж В проведены вертикальная и горизонтальная касательные к кривой 3-2. Из рис. 2 видно, что наряду с критическим числом Рейнольдса Ке = Ке , определенным по средней скорости, имеется также критическое число Рейнольдса Ке = Ке л, определенное по динамической скорости. Действительно, при Ке < Ке и любом уровне возмущений существует только ламинарный режим в диапазоне чисел Рейнольдса А = Ке — Ке при большом уровне возмущений и Ксад > Ксад имеет место турбулентный режим. Область А является областью неоднозначности решения уравнения для турбулентной вязкости при большом уровне возмущений. При уменьшении уровня возмущений ниже критического точка А будет перемещаться вверх по кривой 1, и область неоднозначности будет располагаться между кривыми 1 и 2 (А = Ке / — Ке /). Часть плоскости, заключенная между кривыми 1 и 2, соответствует режимам перехода от ламинарного течения к турбулентному, и наоборот. В дальнейшем интервал А при большом уровне возмущений сопоставляется с областью перемежаемости, которая наблюдается экспериментально при переходных числах Рейнольдса. [c.569]

И. Ротта выполнил измерения коэффициента перемежаемости в трубе, при входе в которую имели место большие возмущения (об этих измерениях подробно было рассказано в 1 главы XVI). Аналогичные исследования опубликовал Э. Р. Линдгрен [ ]. Делая возмущения видимыми посредством освещения поляризованным светом и путем введения в поток слабого раствора бентонита, он сумел показать, что если число Рейнольдса мало, то затухают даже сильные возмущения, имеющие место при входе в трубу. При числах Рейнольдса, больших Re = 2600, начинается переход ламинарной формы течения в турбулентную. Этот переход характеризуется нарастанием возмущений и появлением турбулентных пятен , возникающих в прилежащем к стенке слое жидкости. [c.493]

Подобное же явление перемежаемости турбулентной и ламинарной фаз ков-вективного течения наблюдается и при небольших числах Прандтля [9]. [c.502]

Опыты показывают, что свободная турбулентность имеет двоякую структуру. Основная часть пульсаций имеет сравнительно малый масштаб и высокие частоты от нескольких килогерц до 200 Гц и содержат основную часть турбулентной энергии. На эту структуру налагается система больших вихрей с частотой пульсаций порядка 20.... 30 Гц. Расширение свободных турбулентных струй определяется движением этих вихрей, для которых справедлива зависимость (17.6). Большие вихри искривляют границы пограничного слоя с ядром постоянной скорости и с окружающей средой и осуществляют захват нетурбулентной жидкости. Эта модель предполагает наличие сравнительно резкой границы между турбулентной и нетурбулентной жидкостью, что подтверждается опытом. В тонком слое, в месте соприкосновения турбулентной и нетурбулентной жидкостей, должна проявляться вязкость, так как передача завихренности может происходить только за счет сил сдвига. Этот тонкий слой называется ламинарным надслоем, по аналогии с ламинарным подслоем в турбулентном пограничном слое на твердой поверхности. Очевидно, что в области границ струйного пограничного слоя течение имеет перемежающийся характер, так как через данную точку пространства хаотически во времени проходят моли жидкости различной степени турбулентности. На рис. 17.1 сопоставляются поле скорости и коэффициент перемежаемости у (см. п. 6.1) в сечении основного участка струи. Вблизи оси струи коэффициент перемежаемости равен единице, а в области границы он резко падает до нуля. Характерно, что ширина струи, определенная по пульсациям скорости, т. е. по у, всегда превышает ширину, определенную по осредненной скорости. График распределения степени турбулентности ги = ы Ыт по сечению основного участка струи показывает неравномерность этого распределения. Максимум интен- сивности примерно соответствует максимуму йи (1у. [c.333]

И Такенсу переход к турбулентности через последовательность бифуркаций удвоения (механизм Фейгенбаума) переход к турбулентности через перемежаемость турбулентного и ламинарного течений. Остается открытым вопрос о физических условиях, при которых оказывается возможным тот или иной путь перехода к турбулентности. Открытым, в частности, остается вопрос об области существования трехчастотных квазипериодических движений (трехмерных торов), которые наблюдаются, например, при течениях между вращающимися цилиндрами. [c.10]

Описанный выше процесс развития пограничного слоя удавалось координальным образом изменять нагревом носовой части пластины посредством нагревательных элементов 3 (х = 75 мм) и 2 (х = 55 мм). На фиг. 3, б показаны изменения характера течения в сечении х = 0.95 м под влиянием нагрева носовой части модели. Соответствующие изменения относительной величины средней Г) = Е/Е , пульсационной 5 = (е)/(( )пк1х составляющих сигнала термоанемометра и коэффициента перемежаемости у от потребляемой нагревательными элементами мощности показаны на фиг. 4. я возникающее при этом распределение температур А = /(х) построено на фиг. 4, б. Опыт до УУ = 0.73 кВт проводился только с нагревательным элементом 3, при = 0.73 кВт включался нагревательный элемент 2. При каждой фиксированной мощности все измерения проводились после выхода на стационарный режим. Из осциллограмм фиг. 3, 5 и графиков фиг. 4, а следует, что реламинаризация слоя при нагреве носика модели проходила постепенно путем роста частоты появления и протяженности ламинарных зон. Первоначально в сечении х = 0.95 м пограничный слой был устойчиво турбулентным (у = 1), при нагреве поверхности в точке х = 75 на 253° - 1 2 = 0.24 кВт, = 0.73 кВт слой был стабильно ламинарным (у = 0). [c.37]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...