Перенос в турбулентном потоке количества

Перенос в турбулентном потоке количества движения (импульса) 694 ----тепла и примеси 700 [c.900]

Бурное развитие науки Теплопередача приходится примерно на вторую половину 50-х годов нашего столетия, что было обусловлено требованиями техники и в первую очередь ракетной. Проведено огромное количество исследований, накоплены новые данные. Однако и в наши дни все еще нет четкого представления о некоторых процессах теплообмена, например переноса в турбулентном потоке, при кипении и др., что объясняется их чрезвычайной сложностью. [c.445]

Значительное количество работ посвящено важнейшей проблеме изучения тепло- и массообмена в пограничном слое. В частности, путем совместного решения уравнений переноса тепла в пограничном слое жидкости и обтекаемом теле учтено взаимное тепловое влияние тела и жидкости друг на друга, что важно при высокоинтенсивном теплообмене. Однако во всех этих работах, как правило, рассматривается ламинарный пограничный слой, а изучению явлений переноса в турбулентных потоках уделено из-за математических трудностей мало места. [c.3]

Рейнольдс предположил, что в турбулентном потоке количество движения и тепло переносятся одинаково. [c.393]

Допустим, что молекулярный и турбулентный переносы количества движения протекают независимо друг от друга, тогда полное касательное напряжение т можно представить как сумму двух величин касательного напряжения т, обусловленного взаимодействием между молекулами, и касательного напряжения обусловленного взаимодействием между отдельными объемами жидкости макроскопического размера, движущимися как единое целое предполагается, что такие объемы возникают в турбулентном потоке они ведут себя как отдельные молекулы. [c.130]

Степень турбулентности влияет на интенсивность переноса количества движения и теплоты в турбулентном потоке (этот вопрос будет рассмотрен ниже). [c.275]

Гидродинамическая теория теплообмена основана на идее Рейнольдса об единстве процессов переноса тепла и количества движения в турбулентных потоках. Такое представление позволяет установить связь между теплоотдачей и гидравлическим сопротивлением. Несмотря на условность ряда. допущений, значение гидродинамической теории заключается в том, что она вскрывает физическую сущность процесса и объясняет механизм переноса тепла при турбулентном режиме течения жидкости. [c.263]

Простое решение предложено С. С. Кутателадзе [3-18]. При определенных условиях аналогию процесса переноса теплоты и количества движения в турбулентном потоке можно выразить следующим образом [c.101]

В общем случае можно считать, что в турбулентном потоке перенос количества движения и тепла осуществляется как путем молекулярного движения, так и за счет турбулентных пульсаций молярных объемов жидкости. Часто это обстоятельство выражают простой суммой вида [c.11]

Рейнольдс предположил, что в турбулентном потоке механизм переноса количества движения и тепла одинаков. Это утверждение аналитически выражается уравнением [c.199]

При вычислении теплоотдачи в турбулентном потоке жидкости в трубе можно принимать двухслойную (Прандтля — Тейлора) или трехслойную (Шваба — Кармана) динамическую схему потока. Предполагается, что в ламинарном подслое перенос тепла и количества движения определяется молекулярным процессом, в турбулентном ядре — молярным перемешиванием, а в переходной области (трехслойная схема) действуют оба механизма переноса. Применительно к высокотеплопроводным жидкостям, когда Рг 1 возникает необходимость учета молекулярного переноса и в области турбулентного ядра (Л. 7. 8]. В литературе при рассмотрении тепловых задач наряду с динамическим слоем вводится понятие о тепловом слое [Л. 1, 2, 6, 11]. Применительно к высокотеплопроводным жидкостям общая теория вопроса была изложена в [Л. 3]. В качестве расчетного выхода Левичем [Л. 3] была рассмотрена суперпозиция двухслойных динамической и тепловой схем потока. Дальнейшее развитие этой теории было сделано Боришанским [Л. 12], рассмотревшим суперпозицию трехслойных динамической и тепловой схем потока. В расчетном плане в этих случаях возникает вопрос [c.436]

Интегрирование уравнения (55.10) основывается на гипотезе Рейнольдса о физической однозначности процессов переноса количества движения и тепловой энергии в турбулентном потоке и, соответственно, об эквивалентности теплового и динамического пограничных слоев. Если, как это обычно делается, принять для газа Р=1, то из этой гипотезы вытекает, что [c.408]

Степень турбулентности оказывает существенное влияние на интенсивность переноса количества движения и теплоты в турбулентном потоке это влияние будет рассмотрено в гл. УП1. [c.145]

Однако при этом встречаются большие трудности, главным образом из-за того, что энергия в турбулентном потоке непрерывно рассеивается вследствие влияния вязкости. В настоящее время нельзя еще рассматривать статистическую теорию, как сколько-нибудь законченную. Практическое значение пока имеют теории, которые частично используют представления кинетической теории газов, дополняя их гипотезами физического характера относительно распределения пульсационных величин. К таким теориям относятся теория переноса количества движения и теория переноса вихрей ). Мы изложим здесь в основных чертах лишь теорию переноса количества движения, развитую Прандтлем, которая отличается простотой и наглядностью физических представлений. [c.479]

Диссипация кинетической энергии в турбулентном потоке зависит от работы сил вязкости, вызванной градиентами средней скорости очень малого масштаба эти градиенты поддерживаются непрерывным процессом расщирения вихревых линий, вызванным переносом количества движения. [c.340]

В турбулентном потоке наряду с пульсациями скорости, вызывающими дополнительный перенос количества движения, имеют место пульсации температуры, которые сопровождаются дополнительным переносом тепла. Последний интенсифицирует процесс теплообмена, и при прочих равных условиях тепловой поток в турбулентном пограничном слое значительнее, чем в ламинарном. Это легко показать на основании следующих простых рас-суждений. [c.392]

Уравнения переноса для турбулентных потоков диффузии. Предположим, что в общем уравнении переноса (4.1.9) А =2 и B = VJ. Тогда, используя для мгновенных значений потоков и источников вещества сорта а и количества движения смеси соотношения (2.1.10) и (4.2.1), соответственно, получим точные эволюционные уравнения переноса для турбулентных потоков диф- [c.193]

Согласно гидродинамической теории теплообмена, основанной на гипотезе Рейнольдса об одинаковом механизме переноса теплоты и количества движения в турбулентном потоке, увеличение теплообмена при росте скорости потока всегда сопровождается увеличением сопротивления трения. Установлено, что увеличение турбулентности потока ведет к существенному росту гидравлического сопротивления в его ядре, в то время как интенсивность теплообмена возрастает незначительно. Это связано с тем, что основное термическое сопротивление теплообмену имеет место в ламинарном подслое около поверхности. [c.500]

Для вязкой жидкости характерны два вида движения. Первое из них —ламинарное (слоистое) —отличается упорядоченным расположением струек, не смешивающихся между собой во все время движения. В ламинарном потоке перенос количества движения и вещества из одного слоя в другой происходит за счет межмолекулярного проникновения, а тепла —за счет теплопроводности. Такое движение возникает и сохраняется обычно при небольших скоростях. Если эта скорость возрастает, то при некотором ее значении ламинарное движение разрушается и переходит в новый вид движения, для которого характерно поперечное по отношению к основному потоку перемещение частиц, что вызывает перемешивание жидкости. Упорядоченное, слоистое течение исчезает, переходя в турбулентное. На молекулярное хаотическое движение, которое было характерным для ламинарного течения, в турбулентном потоке накладывается перемешивание макроскопических частиц. Это течение имеет неустановившийся характер, при котором скорость и другие параметры в данной точке меняются во времени. Наличие интенсивного перемешивания потока при турбулентном течении приводит к дополнительным напряжениям в жидкости, к более интенсивному переносу в ней вещества и тепла. [c.409]

Наличие перемешивания в турбулентном потоке и связанного с ним переноса количества движения из одного слоя жидкости в другой должно приводить к определенному выравниванию осредненных скоростей в различных точках живого сечения. При этом очевидно, что чем большей степенью турбулентности характеризуется дв1ижение жидкости (чем больше число Рейнольдса), тем больше проникновение частиц жидкости из одного слоя в другой и, следовательно, тем более выравненной должна быть эпюра скоростей. На рис. 9-1 схематически показана эпюра скоростей в круглой трубе при турбулентном режиме, подтверждаемая опытными данными. [c.82]

Предположим, что произошло изменение в распределении осред-ненных скоростей и появление турбулентной вязкости предопределяется случайным сильным искажением распределения скоростей в пределах потока, т.е. упруговязкие характеристики среды не в состоянии восстановить первоначальное распределение скоростей. В результате возникает первоначальное перемещение конечных масс не только по направлению основного потока, приводящее к переносу количества движения большей величины в сравнении с переносом молекулами при ламинарном движении. Для осредненного движения перенос количества движения поперек потока количественно характеризуется турбулентной вязкостью. В турбулентном потоке имеет место уже распределение двух взаимосвязанных и взаимозависимых параметров - осредненной скорости и турбулентной вязкости. Турбулентная вязкость, имея намного большую величину, чем молекулярная вязкость, соответственно увеличивает абсолютную величину касательного напряжения (внутреннего трения), однако не может изменить закона касательного напряжения, зависящего только от равновесия действующих сил. Следовательно, равновесные распределения скорости и турбулентной вязкости предопределяются законом касательного напряжения. В этом, взаиморавновесном распределении скорости и турбулентной вязкости, немаловажное значение имеет молекулярная вязкость, через которую происходит диссипация энергии. Только сумма молекулярной и турбулентной вязкостей соответствует данному закону касательного напряжения. [c.60]

Метод теплового следа связан с исследованием распространения количества тепла и количества двилсеиия за обогреваемым телом, находящимся в турбулентном потоке жидкости. Турбулентное число Прандтля определяется в предположении справедливости упрощений дифференциальных уравнений турбулентного переноса, применяемых для развито о следа [Л. 5-63]. [c.286]

Чтобы проинтегрировать уравнения (7-17) и (7-18), необходимо иметь сведения о коэффициентах турбулентного переноса теплоты и Количества движения. Можно воспользоваться интегродифференциаль-ными уравнениями (7-3) и (7-5), но для этого необходимо знать, в частности, распределения скорости и температуры в турбулентном потоке. [c.192]

При установлении законов сопротивления и теплоотдачи авторы этой группы методов расчета ол1И1раются на установлен ную в свое время работами Рейнольдса, (Прандтля и Кармана и др. о бщность механизма переноса тепла и количества движения в турбулентном потоке. [c.271]

Наличие в турбулентном потоке пульсаций скорости приводит к добавочному переносу количества движения. Этот перенос определяют усредненные но времени смешанные произведения пуль-сациоиных составляющих скорости u v, и ш и v w. Указанные функции называют корреляционными, т. е. определяющими статистическую связность пульсаций в потоке. Вместо абсолютных средних значений произведений нульсационных составляющих скорости тельными величинами, равными [c.169]

При рассмотрении турбулентных потоков в реальных жидкостях и газах, наряду с переносом количества движения (импульса), часто приходится иметь одновременно дело с переносом тепла и вещества. Практически интересные задачи тепломассопереноса в турбулентных потоках обычно допускают простую стратификацию по температуре и концентрации, совпадающую со стратификацией по скорости. Пользуясь идеей Буссинека о придании формуле турбулентного трения того же вида, что и ламинарный закон Ньютона, можно и турбулентным потокам тепла и вещества придать вид, формально обобщающий известные уже нам по предыдущим главам законы Фурье и Фика. [c.556]

В своей тео рии Прандтль предложил сч-итать, что в турбулентном потоке переносится из слоя в слой количество движения и что оно является, таким образом, тем физическим свойством, которое турбулентностью переносится. В противополоясность Прандтлю Тэйлор предложил считать, что турбулентностью переносится не количество движения, а завихренность — вращение — группы частиц жидкости. [c.227]

В задачах, связанных с расчетом турбулентного пограничного слоя, применение чисто теоретических методов в настоящее время невозможно, поскольку не за- мкнута система уравнений, описывающих перенос количества движения, тепла и массы в турбулентном потоке. В частности, не установлена связь между пульсационны-ми и осредненными характеристиками движения. Это объясняется необычной сложностью турбулентного тече- [c.51]

Выделим в турбулентном потоке жидкости или газа элементарную частицу жидкости в форме параллелепипеда. Через грань параллелепипеда поверхностью йР, расположенную по нормали к направлению оси х, за единицу времени протекает масса жидкости рш1Р. С этой массой жидкости переносится количество тепла СрТри((Р = = dQx. Имея в виду, что истинные значения скорости и температуры частиц жидкости раскладываются на осредненные и и Т и пульсационные и и Т значения [c.392]

В турбулентном потоке жидкости или газа в качестве носителей теплосодержания и количества движения удается рассматривать отдельные вихрев-ые частицы, которые и осуществляют перенос количества движения и тепла и з одной области потока в другую. В связи с этим вводят понятия турбулентной температуропроводности (аналогично молекулярной температуропроводности Ом) и турбулентной кинемааячеокой вязкости [c.203]

Перенос количества движения в турбулентном потоке осуществляется диффузией возмущенных клочкообразных масс, в результате которой возникает турбулентное касательное напряжение [c.310]

Применение диффузионной теории переноса для турбулентных потоков сред, у которых Ргф, осложняется отсутствием подобия температурных и скоростных полей в ламинарном пристенном пограничном слое. Помимо этого, в турбулентной зоне потока коэффициенты турбулентного переноса количества движения и тепла могут быть различными. Особую сложность представляет использование коэффициента турбулентного переноса тепла для промежуточного, так называемого буферного слоя (рис. 126). Причина этой сложности заключается в том, что перенос тепла из турбулентной зоны потока возмущенными клочкообразными массами среды осуществляется через промежуточную зону с затуханием возмущенных турбулентных масс и с участием нестационарного процесса переноса тепла в ламинарный пограничный слой. В этих условиях неизбежно возникает температурная неоднородность. Поэтому в переходном промежуточном пограничном слое турбулентного потока нельзя принять атурб = Vтypб ( Р турб=1)-В связи с этим применение диффузионной теории для переходного пограничного слоя значительно осложняется, особенно при больших неравенствах Рг" . [c.318]

Выделим в турбулентном потоке произвольную плоскость, параллельную стенке (рис. 7-9). Ввиду хаотических турбулентных пульсаций через к-А в обоих направлениях непрерывно проходят частицы жидкости. Через единицу поверхности в единицу времени снизу вверх проходит количество жидкости ё"т, кг1м -сек, обладающее скоростью и температурой t. Это количество жидкости переносится от плоскости 1-1 к 2-2. При стационарном режиме такое же количество жидкости ё т должно переноситься от плоскости 2-2, где скорость и температура равны w x и к плоскости 1-1. [c.183]

Эта зависимость впервые была обнаружена О. Рейнольдсом (1874 г.) и поэтому называется аналогией Рейнольдса. (Согласно аналогии Рейнольдса турбулентный переностеплапропорционалентурбулент- ному касательному напряжению. При этом имеется ввиду турбулентный перенос тепла и количества движения через плоскость, расположенную в турбулентном потоке. Для того чтобы определить теплоотдачу между стенкой и жидкостью, дополнительно необходимо учесть термическое сопротивление ламинарного подслоя. [c.184]

Уравнения (12-17) и (12-18) являются исходными соотношениями при реашнии задачи о теплообмене в турбулентном потоке жидкости. Они учитывают, что при турбулентном течении перенос тепла и количества движения осуществляется не только молекулярным путем, но и за счет турбулентных пульсаций. Последний перенос учитывается коэффициентами турбулентного обмена тепла и количества движения Sq И Eg. Обычно принимают, что 65 = 63 = 8. [c.272]

Для стабилизированного однофазного потока заменяют локальную скорость и температуру в ядре потока средней скоростью и средней (объемной) температурой. Так как для газов характерно число Прандтля, близкое единице, то коэффициенты мошекулярного переноса тепла и количества движения равны. Если также равны коэффициенты турбулентного переноса тепла и количества движения, то соотношение qls для турбулентного ядра и ламинарного слоя выражается одним уравнением. Так как толщина пограничного слоя мала, то отношение qjs принимается равным отношению этих величин у самой поверхности нагрева. При этом = [c.184]

Другими пульсационными характеристиками потока являются температура, плотность и состав (концентрации компонентов). Поскольку эти величины по природе скалярны, их рассмотрение должно быть более простым. Тьен [808] распространил статистические аспекты теории турбулентности на пульсации температуры и статистические закономерности теплопереноса в двухфазном турбулентном потоке. Основываясь на поразительном сходстве между явлениями переноса количества движения и тепловой энергии, он смог установить соотношения между соответствующими статпстпческнлга свойствами динамического и теплового турбу.лентных полей. [c.77]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...