Неустойчивость к турбулентности

Переход от ламинарного режима течения к турбулентному обусловлен неустойчивостью ламинарного движения, возникающей при значениях числа Рейнольдса, превышающих Ре р. [c.370]

Неустойчивость движения жидкости может проявляться не только в переходе от ламинарного режима к турбулентному, но и в резком изменении макроскопической структуры потока. Например, при движении вязкой жидкости между соосными вращающимися цилиндрами линиями тока могут служить плоские кривые в виде концентрических окружностей (см. п. 8.4). Но при определенных условиях такой характер течения может нарушиться, и в зазоре между цилиндрами возникнут крупные кольцевые вихри с осями, параллельными окружной скорости. Сечения таких вихрей плоскостью, проходящей через ось вращения, показаны на рис. 9.4. [c.363]

В диапазоне чисел Re = 2300-г-4000 осуществляется переход от ламинарного течения к турбулентному. В потоке наблюдается неустойчивость, порождаемая периодическим возникновением очагов турбулентности и их исчезновением. [c.161]

В результате многочисленных опытов было установлено, что переход от ламинарного к турбулентному движению в трубах может происходить при различных значениях чисел Re. Величина критического. числа Re зависит от многих причин и, прежде всего, от условий на входе в трубу. Чем меньше возмущения при входе в трубу, тем больше значение Re p. Созданием особенно спокойных условий на входе удалось затянуть ламинарное движение до Re = 50 10 . Такое ламинарное движение весьма неустойчиво и при малейшем возмущении переходит в турбулентное. Так же как переохлажденная вода при малейшем возмущении превращается в лед, так и затянутое ламинарное движение при небольшом колебании потока или ударе по трубе мгновенно перейдет в турбулентное. Таким образом, можно утверждать, что верхней границы критического числа Re не существует. Опыты и теоретические исследования нижнего предела показали, что, каковы бы ни были условия на входе в трубу, движение будет оставаться ламинарным, если число Re будет меньше 2000. Следовательно, нижнее критическое значение числа Re p = 2000. [c.245]

Когда число Re превышает указанное значение, поток становится неустойчивым к малым возмущениям и происходит постепенный переход к турбулентному режиму. Однако развитый турбулентный режим течения наступает только при Яе>Ш. [c.82]

При числах Рейнольдса, превышающих 2 ООО, ламинарное течение становится неустойчивым к малым воз-муш,ениям и переходит в турбулентное. Ламинарная, или струйчатая, структура течения полностью исчезает, происходят образование и распад турбулентных вихрей, а скорость в любой точке потока изменяется во времени как по величине, так и по направлению. Для нас наиболее существенно то обстоятельство, что при этом перенос импульса, тепла и вещества поперек основного течения значительно интенсифицируется. [c.84]

Следовательно, смысл этого предположения заключается в том, что постепенный переход к турбулентности осуществляется через неустойчивость более высокого порядка . [c.265]

Таким образом, существует глубокая аналогия между неустойчивыми волнами вынужденного потока и волнами возмущения ламинарного потока при свободной конвекции. Отсюда можно сделать вывод, что и дальнейший характер перехода к турбулентности происходит в обоих процессах в значительной мере одинаковым образом. Следовательно, изучение потока свободной конвекции может дать полезные сведения также и для изучения переходного процесса при вынужденной конвекции. Однако в деталях следует, конечно, ожидать определенного различия, обусловленного, например, тем, что при свободной конвекции точка перегиба профиля скоростей значительно удалена от стенки, а скорость за точкой перегиба уменьшается с увеличением расстояния от стенки. [c.357]

При движении воды по измерительному участку в четырех его углах образуются утолщенные пограничные слои, которые становятся неустойчивыми значительно раньше, чем пристенные пограничные слои. Как уже ранее отмечалось автором [6], образующиеся по углам канала пограничные слои ведут себя принципиально так же, как и плоский пограничный слой колебания определенной частоты, которая в 4—5 раз выше частоты плоского потока, достигают при движении максимального нарастания и, наконец, приводят в общем случае к турбулентной форме течения. [c.389]

Известно, что при критических условиях деформации вследствие ротационной неустойчивости происходит переход к турбулентному" течению металла [184]. Для потоков жидкости и газа ротационная неустойчивость проявляется при критических градиентах скоростей поперек линий тока. В работе [185] предложена модель турбулентного течения кристаллов, деформирующихся с участием собственных вращений частиц. Вращательное движение частиц предположительно вызывается силами вязкого трения, подобно тому как это происходит в жидкости. Образующаяся вихревая структура течения, представленная в виде системы вихрей одного масштаба, рассматривается как диссипативная структура. Теоретически показано, что турбулентное течение кристаллов возникает при скоростях пластического сдвига выше критических при переходе от ламинарного течения кристалла к турбулентному происходит существенное снижение величины диссипируемой энергии турбулентность способствует локализации пластической деформации [185]. [c.106]

Оба уравнения могут быть решены, так как имеются по четыре граничных условия для отыскания постоянных интегрирования. Однако необходимо заметить, что вид возмуш,аюш,его движения можно не отыскивать, поскольку для решения вопроса об устойчивости необходимо лишь найти минимальное значение числа Рейнольдса, выше которого возможны неустойчивые колебания, приво-дяш,ие ламинарное течение к турбулентному. Пусть мы имеем общее решение, например, для течения жидкой фазы в условном канале в виде [c.57]

Они своеобразно подтверждают уравнения Навье — Стокса, показывая, что критическое число Рейнольдса Ке,ф., при котором имеет место переход к турбулентности, одно и то же для воздуха и воды и равно приблизительно 1700. Теоретически этот вывод можно было бы получить из теоремы 2. Большинство современных специалистов считают, что течение Пуазейля является просто неустойчивым при Ке > Кекр., а турбулентное течение все-таки удовлетворяет уравнениям Навье — Стокса. Хотя из принципа подобия (7) теоремы 2 не следует справедливость уравнений Навье — Стокса, их пригодность в случае турбулентного течения подтверждается опытными измерениями скорости затухания однородной турбулентности ). [c.58]

Простейшим случаем такого потока может быть слой жидкости, находящейся на границе с неподвижной поверхностью, внезапно приводимой затем в параллельное движение сдвиг, будь он ламинарным или турбулентным, подчиняет своему влиянию постепенно возрастающую зону жидкости. Свободную турбулентность при подобных условиях можно создать, внезапно приведя два соседних жидких тела (слоя) в относительное движение, параллельное разграничивающей их поверхности. Интенсивный сдвиг на этой поверхности разрыва скорости (по сути, вихревой слой) очень быстро приводит к неустойчивости, зарождению турбулентности и диффузии, обусловливаемой вторичными течениями. Образующаяся турбулентность, усиливая местные напряжения, тем не менее обеспечивает условия, облегчающие ее распространение, так как при процессе перемешивания жидкость, [c.333]

Конвективные течения возникают в жидкостях и газах в поле тяжести при наличии пространственной неоднородности плотности, создаваемой неоднородностью температуры или какой-либо другой причиной. С увеличением разности температур интенсивность конвективного течения возрастает и оно становится неустойчивым при этом гидродинамический кризис сопровождается кризисом теплопередачи. Образующееся при потере устойчивости вторичное течение в свою очередь тоже может стать неустойчивым последовательность кризисов устойчивости приводит в конце концов к турбулентности. [c.5]

Надежные экспериментальные определения критического числа Грасгофа для плоской струи отсутствуют одна из причин состоит в малости коэффициента усиления возмущений вблизи порога. Поэтому в экспериментах (см. [41, 60, 62, 63]) обычно изучаются свойства возмущений — их форма, частотные характеристики и пр. - в области более или менее развитой неустойчивости, а также закономерности перехода к турбулентности. [c.226]

Книга издается в двух томах. Первый том содержит современное изложение вопроса о гидродинамической неустойчивости и переходе к турбулентности, а также описание основных положений теории турбулентных течений в трубах, каналах и пограничных слоях. Специальные разделы здесь посвящены играющим очень большую роль в метеорологии и океанологии турбулентным течениям в термически стратифицированной среде, а также важной для экологии теории распространения примесей в турбулентных течениях. [c.2]

Согласно положениям синергетики (гл. 13), которая исследует закономерности, общие для различных научных дисциплин, возможны далеко идущие аналогии в поведении совершенно различных систем независимо от природы их составных частей. Эти аналогии становятся особенно отчетливыми в тех случаях, когда качественно меняется макроскопическое поведение системы. В физике лазеров примером таких качественных изменений может служить возникновение лазерной генерации с ростом параметра накачки и возникновение детерминированного хаоса . В гидродинамике известен не только переход к турбулентности, который описывается моделью Лоренца. И теоретические и экспериментальные исследования показывают, что здесь может проявиться целая иерархия различных неустойчивостей, прежде чем будет достигнуто хаотическое состояние. [c.211]

Иногда таблицу разбивают на несколько частей и подбирают отдельную аппроксимирующую кривую для каждой части, однако это надо делать осмотрительно. Такой подход оправдан в тех случаях, когда есть основания полагать, что аппроксимируемые данные соответствуют разным физическим состояниям системы. Примерами могут служить переходы конструкции от устойчивого состояния к неустойчивому, переходы от дозвукового течения к сверхзвуковому или от ламинарного к турбулентному. Пользуясь приближенной формулой, не следует выходить за пределы интервала, в котором она справедлива. [c.212]

В реальных условиях за счет тех или иных неустойчивостей в П. зачастую развиваются настолько сильные шумы и колебания, что появляется заметное взаимодействие между отдельными гармониками колебаний, т. е. происходит переход к турбулентному состоянию. [c.22]

Таким образом, турбулентное движение у стенки рассматривается как нестационарное вязкое движение, которое несет невзаимодействующую турбулентность и постоянно стремится к своему ламинарному состоянию, но периодически разрушае гся вследствие неустойчивости, порождаемой турбулентностью самого потока. В модели Блэка пограничный слой не делится на пространственные зоны вязкого подслоя и развитого турбулентного движения, а подразделяется во време- [c.26]

При устранении источников возмущений принципиально возможен переход от чисто ламинарного течения сразу к турбулентному, так как пленка конденсата не обладает абсолютной неустойчивостью. В случае конденсации в трубе переход к волновому режиму должен произойти при еще меньших значениях R b. Визуальные наблюдения процесса конденсации паров N2O4 в вертикальной трубе показали, что даже при малых тепловых нагрузках участок с гладкой поверхностью пленки практически отсутствует. [c.146]

При достаточно высоких числах Рейнольдса ламинарный пограничный слой при внешнем течении, как и при течении в трубах, становится неустойчивым. Малые воз-мущения усиливаются, что обусловливает переход к турбулентному пограничному слою. [c.120]

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]

Осн. механизмом, ограничивающим П. н. в слабо-турбулентной плазме, является индуциров. рассеяние ленгмюровских волн на ионах, к-рое приводит к перекачке колебаний из резонансной с пучком области в область больших фазовых скоростей. В сильнотурбу-левтной плазме существ, влияние на развитие П. н. оказывает модуляционная неустойчивость, к-рая возникает при достаточно высоком уровне энергии возбуждаемых волн и приводит к перекачке энергии возбуждаемых волн в область малых фазовых скоростей, где происходит их диссипация в результате затухания Ландау. Откачка колебаний из резонансной области может либо вообще сорвать П. н., либо существенно снизить уровень энергии возбуждаемых волн. [c.184]

Ещё более сложные и разнообразные процессы обнаруживаются при переходе от ламинарного течения к турбулентному в пограничных слоях вблизи твёрдых поверхностей. В простейшем случае пограничного слоя на плоской пластине его толщина 5 v.v/ o и локальное число Рейнольдса Re-buo/v растут с расстоянием. y вдоль потока. Линейный анализ устойчивости показывает, что достаточно слабые возмущения, распространяясь вдоль потока, должны неизбежно затухать. Поэтому, как и в случае течения Пуазёйля с докритич. неустойчивостью, на характер перехода влияет уровень возмущений в набегающем потоке, запускающих нелинейные механизмы, а в переходной области также наблюдаются турбулентные пятна, хотя и с несколько отличающимися параметрами. При заданий регулярных нач. двумерных возмущений (капр., с помощью вибрирующей ленты) с ростом Re (т. е. [c.179]

Со временем явно наметились две различные школы. Первая школа утверждала, что ламинарный поток является неустойчивым в классическом понимании, согласно которому даже бесконечно малые возмущения способны вызвать переход к турбулентному потоку. Тот факт, что переход никогда не наблюдался при ожидаемом числе Рейнольдса, объяснялся этой школой некоторым несовершенством теории. Возмущения, описываемые теорией малых колебаний Орра—Зоммерфельда— Толлмина (позднее распространенной на случай теплообмена), не связывались с вопросами перехода, а поэтому данная школа не могла установить какой-либо определенной,зависимости. Более того, утверждалось, что вообще невозможно установить какие-либо соотношения в этой задаче. Вторая школа считала, что переход вызывается только конечными возмущениями. Например, удалось экспериментально установить, что при особых условиях ламинарное течение может существовать и при высоких числах Рейнольдса. Указанный факт находится в явном противоречии с любым допущением о неустойчивости в обычном ее понимании. Автор считает, что этот спор может быть разрешен приводимыми ниже данными. Поток существенно устойчив относительно двух- и трехмерных возмущений лишь при условии, что трехмерные возмущения имеют место при значении числа Рейнольдса ниже критического, но отнесенного не к основному потоку, а к самим возмущениям. Согласно настоящей теории двухмерные возмущения в идеальном случае затухают. [c.57]

Теоретические исследования гидродинамической устойчивости ламинарных струй показали их сильную неустойчивость, обусловленную специфической формой профиля скорости с точкой перегиба. Экспериментальные исследования также зафиксировали быстрый переход к турбулентности при сравнительно небольших числах Рейнольдса. Обычно при числе Рейнольдса Re = uod/u > 10 струю можно считать турбулентной. В большинстве практических приложений число Re > 10 . Влияние числа Маха М = ио/а при дозвуковых скоростях также не очень существенно. При отсутствии внешнего спутного потока (Uqq = 0) мы имеем затопленную струю и m = Uoo/uq = 0 при тп<1ит>1- струю в спутном потоке. В случае изобарического течения, когда в спутном потоке отсутствует продольный градиент давления или скорости (uqo = onst), изменение ско- [c.12]

Смотреть страницы где упоминается термин Неустойчивость к турбулентности : [c.213] [c.186] [c.287] [c.148] [c.400] [c.20] [c.68] [c.72] [c.100] [c.26] [c.65] [c.110] [c.112] [c.155] [c.390] [c.623] [c.634] [c.673] [c.537] [c.402] [c.483] [c.312]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...