Турбулентность мелкомасштабная

В такой записи ясно видно свойство подобия локальной турбулентности мелкомасштабные характеристики различных турбулентных течений отличаются только масштабами измерения длин и скоростей (или, что то же, длин и времен)2). [c.190]

Применительно к условиям стационарного процесса горения (факел, пламя) можно представить себе три характерных режима распространения пламени ламинарный (нормальный), турбулентно-мелкомасштабный, турбулентно-крупномасштабный.. [c.104]

В общем случае энтропия и концентрации компонентов химически активной смеси не являются лагранжевыми инвариантами (т.е. SО, Z Ф 0) турбулентного переноса, так как движения вихрей могут сопровождаться различными тепловыми эффектами (например, локальным тепловыделением за счет химических реакций, или турбулентным мелкомасштабным нагревом за счет вязкой диссипации) и/или изменениями химического состава. Если же сделать предположение, что параметры S и Z являются консервативными характеристиками среды, т.е. если допустить, что турбулентное движение лагранжевой вихревой частицы смеси от уровня г(хj,t), где произошел ее отрыв от общего [c.153]

ЮТ не с мелкомасштабной турбулентностью, а с высоко- и низкочастотными неустойчивостями, описанными выше. [c.123]

Известно, что в вихревой трубе помимо высокочастотных колебаний могут возбуждаться автоколебания низкой частоты, определяемые прецессией вихревого ядра. Поддержание колебаний возможно подводом к вихревому ядру достаточной для этого кинетической энергии вращательного движения, которая в свою очередь подводится тем интенсивнее, чем больше касательные напряжения и, соответственно, радиальные пульсации. Пояснить этот механизм можно следующим образом. Крупные вихри А (рис. 3.26), уходя на периферию, образуют на прежнем месте области локального понижения давления, в которые устремляется мелкомасштабная турбулентность 5, отвечающая за перенос импульса к приосевому ядру. Таким образом, чем интенсивнее вторичное вихреобразование, тем более благоприятные условия создаются для генерации прецессии. В то же время прецессионные смещения приосевого ядра приводят к увеличению градиента осевой скорости и соответственно вихреобразованию. [c.136]

Диссипация турбулентности осуществляется в мелкомасштабной части вихревой структуры, в отношении которой обосновано представление о локальной изотропии протекающих там процессов [197,210], поэтому выражение (4.26) универсально в том смысле, что не содержит в себе ограничений, обусловленных плоской картиной течения. Полагая, что масштабы и / связаны с радиусом вихревой трубы соотношениями L = Хг,, /= можно записать [c.178]

Это означает, что эффективность труб диаметром менее 5,6 мм существенно падает с уменьшением диаметра из-за генерации лишь быстро диссипирующей мелкомасштабной турбулентности. Этот вывод с учетом оценочного характера расчетов достаточно хорошо совпадает с данными опытов, объясняя наблюдаемые зависимости от диаметра камеры энергоразделения. Так, в опытах С.В. Иванова и Ю.В. Чижикова при диаметре камеры энергоразделения <6,0 мм процесс компонентного разделения не происходит [41, 204]. [c.179]

Поскольку вязкость жидкости суш,ественна только для самых мелкомасштабных пульсаций, то можно утверждать, что все величины, относящиеся к турбулентному движению в масштабах X ко, не могут зависеть от v (более точно, эти величины не долл<ны меняться при изменении v и неизменных остальных условиях, в которых происходит движение). Это обстоятельство сужает круг величин, определяющих свойства турбулентного движения, в результате чего для исследования турбулентности приобретают большое значение соображения подобия, связанные с размерностью имеющихся в нашем распоряжении величин. [c.187]

Отсюда вытекает следующий результат. Вне области вихревого движения турбулентные пульсации должны затухать, причем тем быстрее, чем меньше их масштаб. Другими словами, мелкомасштабные пульсации ие проникают глубоко в область потенциального движения, В результате заметную роль в этой области играют лишь самые крупномасштабные пульсации, за- [c.208]

Будем считать, что существенное изменение средней температуры происходит на тех же расстояниях I (основной масштаб турбулентности), на которых меняется средняя скорость движения. К мелкомасштабным (масштабы X I) пульсациям температуры можно применить те же общие представления и соображения подобия, которые были ул<е использованы при рассмотрении локальных свойств турбулентности в 33. При этом будем считать, что число Р 1 (в противном случае может оказаться необходимым введение двух внутренних масштабов, определенных по V и по х)- Тогда инерционный интервал масштабов является в то же время конвективным, — выравнивание температур в нем происходит путем механического перемешивания различно нагретых жидких частиц без участия истинной теплопроводности свойства температурных пульсаций в этом интервале не зависят и от крупномасштабного движения. Определим зависимость разностей температур Т%, от расстояний X в инерционном интервале (Л. М. Обухов, 1949). [c.299]

Если сверху размеры турбулентных пульсаций ограничены геометрическими размерами потока, то снизу — некоторой величиной / , представляющей собой наименьший размер турбулентных пульсаций (внутренний масштаб турбулентности). Так как частота пульсаций, т. е. величина шД, тем меньше, чем больше I, то крупномасштабные пульсации называют низкочастотными, а мелкомасштабные — высокочастотными. [c.394]

Определим величину ускорения в турбулентном потоке жидкости. Понятно, что наибольшие ускорения имеют место в мелкомасштабных пульсациях. По соображениям размерности [c.394]

Рассмотрим пульсации среднего масштаба Ь I 1 - Очевидно, что для них определяющими параметрами являются б и / вязкость V для этих пульсаций значения не имеет (а плотность р, хотя и служит одним из параметров, но как это видно, на примере мелкомасштабных пульсаций фактически в комбинацию параметров не входит). Найдем порядок величины Аша изменения квадрата действительной или мгновенной скорости турбулентного движения на расстоянии I. Сопоставление размерностей дает [c.394]

По Колмогорову при очень больших числах Рейнольдса мелкомасштабные турбулентные движения однородны, изотропны и статистически стационарны независимо от характера крупномасштабных движений (локально изотропная турбулентность). [c.396]

Мелкомасштабные турбулентные пульсации имеют частоту, порядка И) /б/7 = 9v/8 J, у самых крупных пульсаций частота равна Соответ- [c.421]

Разрушение вязкой струи с образованием мелкомасштабной турбулентности и турбулентной струи с образованием вязкого подслоя [c.49]

Для образования вязких струй и поддержания мелкомасштабной турбулентности в трубах большое значение имеет взаимное влияние противоположных стенок. Вязкие струи, исходящие от противоположных стенок, могут войти в соприкосновение до их разрушения или вообще не встречаться. Вероятность реализации этих крайних случаев зависит от числа Рейнольдса. Корреляция между этими крайними случаями взаимного действия вязких струй от противоположных стенок предопределяет изменение параметров переноса от радиуса, особенно около оси трубы. [c.55]

Граничные условия, налагаемые на уравнения (3.1), зависят от физической схематизации движения /33 - 56/. В соответствии с принятой физической моделью турбулентного движения рассматриваются три варианта математической модели. В первом приближении рассматривается двухслойная модель движения - вязкий подслой возле стенки и турбулентный поток возле оси, т.е. предполагается, что крупномасштабная турбулентность распространяется до оси потока, но разрушаясь, не по-> рождает мелкомасштабной турбулентности. При этом граничными [c.56]

Из этого уравнения определяется значение координаты у = Ут, на ко торой турбулентная вязкость имеет постоянное значение. Результаты расчета по этой формуле показывают (рис. 3.15), что при больших числах Рейнольдса (Re > 100) квадратичная область распространяется до координаты =0,28-0,30, а при числах Рейнольдса <100 квадратичная область очень быстро уменьшается и при Яе < 2 вообще не имеет места. Такое положение физически можно объяснить тем, что при больших числах Рейнольдса в ядре потока под влиянием предыстории турбулентного движения превалирует мелкомасштабная [c.87]

В предельном случае модельная структура пристенного турбулентного движения состоит из трех элементов 1) вязкой среды возле твердой поверхности 2) крупномасштабных образований (крупномасштабная турбулентность), отрываюшцхся от вязкой среды в результате волнового взаимодействия вязкой и турбулентных сред и 3) турбулентной среды в основном потоке, состоящей из мелкомасштабной турбулентности, зависящей от предыстории движения/33-56/. Крупномасштабная турбулентность, разрушаясь, поддерживает мелкомасштабную турбулентность. Мелкомасштабная турбулентность стремится к однородной турбулентности однако крупномасштабные вязкие струи поддерживают неоднородную турбулентность. Таким образом, пристенная турбулентность генерируется в результате волнового взаимодействия вязкой среды с турбулентной и только в результате такого взаимодействия поддерживается эта турбулентность. Если бы на время удалось приостановить приток крупных образований в турбулентную среду со стороны вязкого подслоя, то в ядре потока образовалось бы движение, аналогичное молекулярному движению разреженных газов, т.е. со скольжением относительно твердой поверхности при этом имелось бы постоянное значение турбулентной вязкости. По-видимому, такое явление имеет место, но периодического характера. Наличие крупных образований между вязкой и турбулентной средами сглаживает это скольжение и образуется плавное изменение поля скоростей. Однако влияние вязких струй на турбулентное ядро потока с удалением от стенки уменьшается и при определенных условиях в ядре потока имеет место однородная турбулентность. При обычных экспериментальных исследованиях кинематические параметры на границе вязкой и турбулентной сред осредняются в пространстве и во времени /33-56/. [c.51]

При турбулентном режиме влиянием свободной конвекции возможно пренебречь. На величину теплоотдачи при этом оказывает влияние характер турбулентности (мелкомасштабная или крупномасштабная). Условия обтекания трубы снаружи и внутри различны. Поперечное обтекание трубы происходит иначе, чем продольное. Одиночная труба обтекается иначе, чем находящаяся в пучке, причем при шахматном расположении труб в пучке условия обтекания иные, чем при коридорном и т. д. Это справедливо и для поверхностей нагрева другой формы. Для иллюстра- [c.273]

В связи с тем, что интегрирование по волновым числам равносильно интегрированию по пространству, передаточная функция приемника по волновым числам эквивалентна его пространственной характеристике направленности. В этом смысле можно оценить способность приемника разрешать пространственные масштабы, в данном случае-волновые масшт абы турбулентности. Из волновой функции приемника (0(х ), уравнение (3.101), следует, что ширина его основного лепестка, определенная по половинной мощности, равна. В связи с этим для разрешения волновых масштабов хт > щ необходимо, чтобы было выполнено условие , что может быть достигнуто путем увеличения, т. е. размеров приемника. Однако увеличение сютроты главного максимума за счет увеличения площади приемника не всегда приводит к положительному результату. Дело в том, что с увеличением 5 одновременно ослабляется турбулентная (мелкомасштабная) часть воздействующего сигнала, представляющего собой смесь Рт((о) и Рак(ю). В связи с этим при увеличении 5 падает отношение Рт(ю)/Рак(ю), что равносильно снижению отношения сигнал/шум. Под сигналом в данном случае понимается исследуемая мелкомасштабная некогерентная структура. [c.103]

В частности, в осесимметричных струях такие структуры идентифицируются с неустойчивостью вихревого слоя и его сворачиванием в концентрации завихренности — вихри. Снос этих вихрей вниз по потоку сопровожцается процессом их последовательного слияния попарно, что и определяет расширение слоя смешения. Каскад попарных слияний вихрей заканчивается образованием последовательности клубков. В конце начального участка крупномасштабные клубки разрушаются и генерируют мелкомасштабную турбулентность. Взаимодействие упорядоченных, когерентных структур с хаотическим турбулентным фоном определяет динамику развития структурного турбулентного движения. [c.127]

Таким образом, можно сделать вывод о том, что для внесения ясности в понимание физического механизма энергоразделения в вихревых трубах необходимо провести дополнительные исследования по изучению влияния мелкомасштабной турбулентности, а также влияния КВС и прецессии вихревого ядра на вихревой эффект. В теоретическом плане необходимо провести предварительные оценки возможности энергоразяеления вследствие взаимодействия когерентных вихревых структур, проанализировать уравнения закрученного потока в представлении вихревой, акустической и турбулентной структур возмущений, а также построить физико-математическую модель процесса энергоразделения на базе детального рассмотрения микроструктуры потока в вихревых трубах. [c.128]

Следует остановиться на характере потока тепла в вихревом ядре. На фанице вихревого ядра происходит перенос крупных вихрей. В приосевой области их нет (имеется ввиду безреверсный режим) и теплоносителем там служит мелкомасштабная турбулентность, которая осуществляет теплопередачу менее интенсивно, чем крупные вихри. В связи с этим в области между осью и периферией вихревого ядра может возникнуть минимум статической температуры, который и наблюдается в ряде экспериментов. [c.133]

По сути дела различие эффективности энергопереноса определяется масштабами энергоносителей, в данном случае масштабами турбулентности. Более глубокое различие мелкомасштабной и крупномасштабной турбулентности проявляется при рассмотрении процесса переноса окружной компоненты импульса. [c.133]

Хинце [197], рассматривая проблемы переноса в турбулентных потоках, ввел понятие жидкого моля, под которым понимает достаточно протяженную часть жидкого континуума, состоящую из когерентного конгло (ерата жидких частиц . Размер жидкого моля сравним с интефальным масштабом турбулентного движения, причем обмен его с окружающей средой будет определяться влиянием мелкомасштабных турбулентных движений. В процессе перемещения в радиальном направлении, совпадающем с направлением фадиента давления и при противоположном движении, турбулентные моли совершают микрохолодильные циклы. В рамках формализма Прандтля предполагается, что каждый жидкий или, как его еще называют, турбулентный моль в процессе турбулентного движения представляет собой некоторую индивидуальность, сохраняющую свою субстанцию в течение некоторого характеристического промежутка времени. Необходимо помнить, что имеющие место пульсации давления при перемещении моля на длине пути смешения / будут сопровождаться переносом импульса. Тогда, если импульс не сохраняется, нарушается требование, предъявляемое Прандтлем к транспортабельной субстанции,— турбулентному молю. Тем не менее понятие турбулентного моля удобно использовать при анализе задач переноса. Ссылаясь на работу Шмидта [256], Хинце отмечает, что расслоение будет устойчивым, если распределение температуры отличается от адиабатного [c.164]

Мелкомасштабные же пульсации, соответствующие большим частотам, участвуют в турбулентном потоке со значительно меньшими амплитудами. Их можно рассматривать как мелкую летальную структуру, накладывающуюся на основные крунномас- [c.185]

Вязкость жидкости становится существенной только для самых мелкомасштабных нульсац.ий, для которых R 1 (масштаб Ко этих пульсаций будет определен ниже в этом параграфе). Именно в этих мелкомасштабных пульсациях, не суш,е-ственных с точки зрения общей картины движения жидкости в турбулентном потоке, и происходит диссипация энергии. [c.186]

О такой мелкомасштабной турбулентности вдали от твердых тел можно высказать естественное предположение, что она обладает свойствами однородности и изотропии. Последнее означает, что в участках, размеры которых малы по сравнению с I, свой-стпа турбулентного движения одинаковы по всем направлениям в частности, они не зависят от направления скорости усреднен-Hoi o движения. Подчеркнем, что здесь и везде ниже в этом параграфе, где говорится о свойствах турбулентного движения в малом участке жидкости, подразумевается относительное движение жидких частиц в этом участке, а не абсолютное движение, в котором принимает участие весь участок в целом и которое связано с движе 1ием более крупных масштабов. [c.188]

Для этого выясним предварительно, какими параметрами могут вообще определяться свойства турбулентного движения в участках, малых по сравнению с /, но больших по сравнению с расстояниями ,о. на которых начинает играть роль вязкость жидкости ниже будет идти речь именно о таких расстояниях. Этими параметрами является плотность р жидкости и, кроме того, еще одпа. характерная для турбулентного потока величина — энергия е, диссипируемая в единицу времени в единице массы жидкости. Мы видели, что е представляет собой поток энергии, непрерывно передаваемой от пульсаций с большими к пульсациям с меньшими масштабами. Поэтому, хотя диссипация энергии и обусловливается в конечном итоге вязкостью жидкости и происходит в самых мелкомасштабных пульсациях, тем не менее величина е определяет свойства движения и в больших масштабах. Что касается масштабов I и Аи размеров и скорости движения в целом, то естественно считать, что (при заданных р и е) локальные свойства турбулентности от этих величин не зависят. Вязкость жидкости V тоже не может входить ни в какие интересующие нас теперь величины (напоминаем, что речь идет о расстояниях [c.189]

Выясним теперь, на каких расстояниях начинает играть роль вязкость жидкости Эти расстояния Хо опре,челяют собой в то л<е время порядок величины масштабов наиболее мелкомасштабных пульсаций в турбулентном потоке (величину Хо называют внутренним масштабом турбулентности в противоположность [c.190]

Изменение скорости на малых расстояниях обусловлено мелкомасштабными пульсациями. С другой стороны, свойства локальной турбулентности не зависят от усредненного движения. Поэтому можно упростить изучение корреляционных функций локальной турбулентности, рассматривая вместо этого идеализированный случай турбулентного движения, в котором изотропия и однородность имеют место не только на малых (как в локальной турбулентности), но и на всех вообш,е масштабах усредненная скорость при этом равна нулю. Такую полностью изотропную и однородную турбулентность ) можно представить себе как движение в жидкости, подвергнутой сильному взбалтыванию и затем оставленной в покое. Такое движение, разумеется, непременно затухает со временем, так что функциям времени становятся и компоненты корреляционного тензора ). Выведенные ниже соотношения между различными корреляционными функциями относятся к однородной и изотропной турбулентности на всех ее масштабах, а к локальной турбулентности — на расстояниях г <С /. [c.194]

При мотсматическом моделировании движения жидкого металла В ближний аоне воздействия использовались нелинейные уравнения вязкой теплопроводной жидкости — уравнения Навье-Стокса. Для их численного решения использовался метод Маккормака, хорошо зарекомендовавший себя при решении данного типа задач. Расчеты показали, что под действием внешнего импульсного воздействия в расплаве возникают два типа движения среды регулярные акустические течения, охватывающие достаточно большие области пространства, и турбулентные течения непосредстноньо на фронте кристаллизации, имеющие характер многочисленных мелкомасштабных вихрей. [c.82]

Пятое представление. Е. Р. Корино и Р. С. Бродки /279/ визуализировали движение в круглой трубе с помощью коллоидных частиц /94/. Авторы предлагают трехслойную схему 1) й<Ке, <5 - зона вязкого подслоя движение в ней не ламинарное, частицы среды все время отклоняются от прямолинейного движения вдоль стенки. Возмущения являются трехмерными, мелкомасштабными они вызываются и подаер-живаются турбулентностью, генерируемой в соседней области. С рос том числа Рейнольдса степень отклонений от основного направления [c.25]

По концепции Колмогорова-Ричардсона о каскадном процессе передачи энергии от крупномасштабных компонентов ко все более и более мелколшсштабным компонентам прямое взаимодействие между крупномасштабной (струйной) и мелкомасштабной турбулентностями маловероятно. Поэтому крупномасштабная и мелкомасштабная турбулентности ведут себя как разные среды, имеющие различные физикомеханические свойства. [c.51]

Затем рассматривается трехслойная модель турбулентного движения, т.е. предполагается, что крупномасштабная турбулентность, разрушаясь, достигает только определенной границы, за которой она уже не оказывает влияния на осредненные параметры турбулентного потока, которые определяются только мелкомасштабной турбулентностью в ядре потока. Граничными условиями будут для слоя крупномасштаб- [c.57]

В заключение рассматривается трехслойная наложенная модель движения, в соответствии с которой крупномасштабная турбулентность, разрушаясь, распространяется до оси потока, где также присутствует мелкомасштабная турбулентность. Согласно концепции Колмогорова-Ричардсона о каскадном характере передачи энергии взаимодействие между турбулентностью разного масштаба отсутствует, поэтому суперпозиция осуществ.г1яется на уровне осредненных движений (скоростей). При этом граничные условия будут определяться перв1,1ми двумя физическими моделями. [c.57]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...