Турбулентное сопротивление

Второй вид потока называется турбулентным, в нем непрерывно происходит перемешивание всех слоев жидкости. Каждая частица потока, перемещаясь вдоль канала с некоторой скоростью, совершает различные движения перпендикулярно стенкам канала. В связи с этим поток представляет собой беспорядочную массу хаотически движущихся частиц. Чем больше образуется пульсаций, завихрений, тем больше турбулентность потока. При переходе ламинарного движения в турбулентное сопротивление от трения в канале возрастает. [c.402]

В формулу (7.98) можно внести поправку, которая учитывает тот факт, что в передней части пласти)1ы имеется ламинарный погранич- ный слой, который на длине от передней кромки (см. рис. 7.9) переходит в турбулентный. Поправку определяют следующим образом из полного сопротивления пластины вычитают сопротивление турбулентного слоя по длине (7.98) и вместо него прибавляют сопротивление ламинарного слоя (7.26) на той же длине. Так как турбулентное сопротивление больше ламинарного, то средний коэффициент трения j для пластины, на которой существуют ламинарный и турбулентный слои, будет меньше, чем подсчитанный по формуле (7.98). [c.143]

Авторы работы [300] отмечают, что получающийся после процесса установления профиль скорости близок к экспериментально наблюдаемому (отклонение не превышает 8%). Близким к эксперименту оказывается и турбулентное сопротивление (разница порядка 12%). [c.342]

Пульсации давления в турбулентной --сопротивление 199—202 струе 274—281 [c.673]

Подобие потоков при преобладающем влиянии сил сопротивления. К таким явлениям относится, например, движение в реках, каналах, трубах. Под силами сопротивления понимаются силы как вязкостного, так и турбулентного сопротивления. [c.587]

Процесс перемешивания вызывает перенос количества движения из области малых скоростей потока в область больших скоростей и обратно. Очевидно, массы с малыми скоростями при входе в область течений с большими скоростями будут тормозить движение в этой области, т. е. оказывать силовое противодействие движению. Это будут силы инерции, и, следовательно, физическая природа турбулентных сопротивлений — инерционная. Массы жидкости с большими скоростями, оказывая давление на присоединенные массы, ускоряют их движение и расходуют при этом свою энергию (при этом ускорении возникают силы инерции). р с. 5.12. [c.141]

При ламинарно м потоке шероховатость стен не влияет на сопротивление потока, а при турбулентном сопротивление зависит от шероховатости стен. [c.18]

Еще один класс систем динамики твердого тела связан с движением в сопротивляющихся средах. Возникающие здесь динамические системы уже не являются консервативными, а фазовый поток не обладает инвариантной мерой и имеет сжимающие свойства. Эти задачи изучены существенно меньше, чем описанные в книге, тем не менее очевидно, что при любом движении тела имеется трение, приводящее к диссипации энергии и при отсутствии внешнего воздействия — к состоянию покоя. Имеется несколько феноменологических моделей движения тела в диссипативной среде сухое и линейное (по скорости) вязкое трение, квадратичное (по скорости, турбулентное) сопротивление и пр. Мы здесь рассмотрим простейшие модели вращения твердого тела (либо гиростата) вокруг неподвижной точки при отсутствии внешних сил, но помещенного в вязкую среду. Такая постановка является приемлемой при малых угловых скоростях движения и при простой геометрии тела (не приводящих к образованию вихрей), помещенного в сплошную среду. При указанных условиях динамика тела описывается [c.255]

Сила демпфирования, пропор циональная квадрату скорости. При быстром движении тел в жидкостях или газах, обладающих малой вязкостью, возникают вихри, на формирование которых затрачивается энергия. При этом развиваются силы сопротивления, приближенно пропорциональные квадрату скорости движения. В таком случае говорят о турбулентном сопротивлении. Силы сопротивления, как всегда, направлены противоположно направлению движения. Введем коэффициент пропорциональности Q тогда [c.96]

Турбулентное сопротивление 96 казатели 163 [c.298]

Перед тем как начать обсуждение исследований турбулентных течений, уместно привести феноменологическое описание наблюдаемого поведения. Наблюдаемый перепад давления при турбулентном течении разбавленных растворов полимеров в круглых трубах часто является неожиданно более низким, чем тот, который наблюдался при той же самой расходной скорости чистого растворителя, несмотря на то что вязкость раствора больше вязкости чистого растворителя. Это явление известно как явление снижения сопротивления. Аналогичное явление наблюдается и при обтекании погруженных тел, если полимер инжектируется в пограничный слой. [c.281]

В литературе часто встречается несколько иная точка зрения, основанная на концепции утолщения пограничного слоя в жидкостях с пониженным сопротивлением. В этом подходе внимание сосредоточивается на структуре пристенной турбулентности, а не на скорости диссипации во всем ноле течения. Для обоснования такого подхода очевидна важность экспериментов по снижению лобового сопротивления в шероховатых трубах, однако опубликованные до сих пор результаты до некоторой степени противоречивы. Корреляции, основанные на этом подходе, часто появляются в литературе и представляются обычно в терминах критического касательного напряжения на стенке Ткр, ниже которого снижение сопротивления не наблюдается. Если для коэффициента трения при отсутствии эффекта снижения сопротивления использовать [c.284]

Другая концепция, введенная в анализ явления снижения сопротивления, основана на том факте, что жидкие нити в турбулентном поле течения непрерывно растягиваются. Поскольку известно, что упругие жидкости имеют высокое сопротивление растяжению, это было выдвинуто в качестве возможной причины пониженного уровня интенсивности турбулентности в таких жидкостях. Если попытаться найти количественную формулировку для такого подхода, то вновь приходим к такой же группировке переменных, как в правой части уравнения (7-5.5). Интересно заметить, что подход, основанный на рассмотрении волн сдвига, вводил бы в рассмотрение критерий Elj и, следовательно, согласно уравнению (7-2.29), давал бы несколько иную зависимость от числа Рейнольдса. [c.286]

С увеличением толщины теплового пограничного слоя при ламинарном течении жидкости у поверхности пластины интенсивность теплоотдачи уменьшается. В переходной зоне общая толщина пограничного слоя продолжает возрастать, однако значение а при этом увеличивается, потому что толщина ламинарного подслоя убывает, а в образующемся турбулентном слое тепло переносится не только теплопроводностью, но и конвекцией вместе с перемещающейся массой, т. е. более интенсивно. В результате сум-.марное термическое сопротивление теплоотдачи убывает. [c.80]

Таким образом, если известны относительная высота или длина ячейки А, в пределах которой полностью завершается процесс расширения и сжатия струи, и относительное минимальное сечение п, то можно определить расчетным путем коэффициент сопротивления струи для различной турбулентности потока и по зависимости (2.3) найти коэффициент гидравлического сопротивления слоя. [c.41]

Экспериментальные данные по гидродинамическому сопротивлению упаковок шаров в цилиндрических каналах из работы В. А. Сулина и др. [34] были обработаны по предложенной методике (см. рис. 3.4) для коридорной (Л = 1,1- 1,76), винтовой (jV= 1,89- 1,96) и кольцевой (iV = 2,044-2,8) упаковок. Для винтовой и кольцевой упаковок результаты обработки удовлетворительно согласуются с расчетами по зависимости (3.21). Для искусственно создаваемой коридорной упаковки,, характеризуемой свободным течением части газа по стенкам канала и, следовательно, меньшей турбулентностью, можна рекомендовать зависимость [c.66]

Определена автомодельная область турбулентного течения газового теплоносителя по числу Re, в которой коэффициент гидродинамического сопротивления для стабильной структуры шаровой укладки остается постоянным проведена численная оценка степени турбулентности газового потока при течении его через шаровые твэлы. [c.106]

Наиболее существенное изменение поля скоростей турбулентного потока (а также соответственно коэффициента сопротивления) с изменением режима течения, т. е. числа Re, имеет место в тех елучаях, когда течение происходит с отрывом потока от твердой поверхности, а изменение Re вызывает соответствующее перемещение точки отрыва вдоль этой поверхности. Такое течение характерно, например, для отрывных диффузоров с углами расширения Tsi 15-i-45°, для колен с небольшими радиусами закругления / , но без направляющих лопаток, для отводов при среднем радиусе закругления Rk < (0>6 2) Ь, а также для обтекания шара, цилиндра и т. п. В перечисленных случаях автомодельная область наступает при Reg.jT 5- Ю Т [c.15]

Если на пути потока (рис. 3.6, б) установить решетку, то струя, набегая на нее со стороны задней стенки аппарата, начнет по ней растекаться в сторону передней стенки (входного отверстия). Так как степень искривления линий тока при этом будет увеличиваться вместе с ростом коэффициента сопротивления решетки р, при определенном значении этого коэффициента вся жидкость за плоской решеткой будет перетекать к передней стенке аппарата и от нее изменит свое направление на 90° в сторону общего движения. Вследствие турбулентного перемешивания с окружающей средой струя за решеткой на всем пути будет подсасывать определенную часть неподвижной жидкости, и в области, прилегающей к задней стенке, образуются обратные токи. Таким образом, профиль скорости за плоской решеткой при боковом входе в аппарат получится перевернутым , т. е. таким, при котором максимальные скорости за решеткой будут соответствовать области обратных токов, образующихся свободной струей при входе (рис. 3.6, а п б). [c.85]

При турбулентном неизотермическом движении несжимаемой жидкости в гладких трубах коэффициент сопротивления трения может быть рассчитан но следующей формуле [20] [c.87]

Формула (21.11) справедлива, как уже было сказано, при условии, что пограничный слой турбулентен, начиная от передней кромки пластины. Однако в действительности пограничный слой вблизи передней кромки пластины остается ламинарным и становится турбулентным только на некотором расстоянии от передней кромки. Положение точки перехода определяется критическим числом Рейнольдса (С/ооЛ /у)кр == Рвкр которое, в зависимости от степени турбулентности внешнего течения, может меняться в пределах от 3 до 3 10 (см. 1 главы XVI). Наличие ламинарного участка на передней части пластины уменьшает сопротивление. Для оценки этого уменьшения предположим, следуя Л. Прандтлю, что турбулентный пограничный слой позади точки перехода такой же, как если бы он был турбулентным, начиная от передней кромки пластины. Тогда, вычтя из турбулентного сопротивления всей пластины турбулентное сопротивление ее участка от передней кромки до точки перехода а кр и прибавив к полученной разности ламинарное сопротивление только что указанного участка, мы получим требуемую оценку. Это означает, что из сопротивления пластины, вычисленного в предположении, что паграничный слой турбулентен, начиная от передней кромки, необходимо вычесть [c.576]

Выполнение расчета и пример. Полный расчет турбулентного пограничного слоя по способу Э. Труккенбродта производится следующим образом. Задаются теоретическое потенциальное распределение скоростей U х) и число Рейнольдса Rei = Uoolh. Имея эти данные, можно вычислить коэффициент турбулентного сопротивления f продольно обтекаемой пластины, соответствующий заданному числу Рейнольдса, а также постоянную С по формуле (22.21) при фиксированных постоянных == 6 и Атг = 4. Ищутся изменение толщины потери импульса 62 ( г) и формпараметра L (х) [или Hi2 ( )] вдоль контура. [c.613]

Гипотезу Прандтля о пути перемешивания применил к турбулентному пограничному слою при сжимаемом течении Э. Р. Ван-Дрийст [ ]. Как и в формуле (19.22), он принял, что длина пути перемешивания равна I = хг/. Влияние сжимаемости дает себя знать через переменную плотность, изменяющую также толщину пограничного слоя. Для турбулентного сопротивления трения продольно обтекаемой плоской пластины с теплопередачей и без теплопередачи Э. Р. Ван-Дрийст получил формулы, учитывающие в явном виде влияние числа Рейнольдса и числа Маха. Для случая теплоизолированной стенки его формула имеет вид [c.640]

Экспериментально доказана возможность существования плазмы с горячими электронами в условиях, близких к условиям в канале j-енератора [4]. Однако проводимость такой плазмы оказалась близкой к теоретической только без магнитного поля в поле проводимость в единственном опубликованном эксперименте оказывается на порядок меньше. Теория показывает [4], что ток в плазме с горячими электронами неустойчив. Экспериментально в МПД-генераторе наблюдаются интенсивные колебания. Появление флуктуаций плотности электронов Д приводит к существенному изменению эффективной проводимости пла.змы [4]. Возможно, что неустойчивость тока и турбулентное сопротивление плазмы налагают нек-рые ограничения на макс. достижимую проводимость. Этот вопрос — один из основных в физике слабоиони-зованной плазмы. [c.28]

Если представить в такой форме данные для полимерных ja TBopOB, то возникает вопрос о подходяш ем определении числа ейнольдса, поскольку вискозиметрическая вязкость этих растворов обычно зависит от скорости сдвига. Обычно используют такое определение числа Рейнольдса, при котором справедлива корреляция для ламинарного течения полимерного раствора [26], ука-зываюш ая на отсутствие снижения сопротивления при числах Рейнольдса ниже 2100 (переход к турбулентному режиму никогда не наблюдается при значениях, меньших 2100). В действительности падение давления при ламинарном течении раствора более высокое, чем при течении с той же расходной скоростью чистого раство- [c.281]

Резкое местное сужение и дальнейшее расширение проход-лого сечения отдельной струи вызывает отрыв ее от поверхности твэла. Возникновение турбулентных пульсаций и, по мере увеличения скоростей, появление отрывного течения струек приводят к значительно болынему гидродинамическому сопротивлению при течении охладителя через шаровые твэлы, по сравнению с теченлем теплоносителя в трубах при одинаковом [c.39]

Для теоретического расчета сопротивления при течении теплоносителя через ячейку шаровых элементов можно использовать теорию турбулентных свободных струй, разработанную Г. Н. Абрамовичем [30]. При этом необходимо сделать одно существенное допущение, что форма поперечного сечения струи в просвете ячейки не оказывает заметного влияния на потери энергии при расширении струйки. В этом случае потери энергии могут быть определены по зависимостям для осесимметричной круглой струи с диаметром устья струи, равным ёгадр в просвете шаровой ячейки. [c.53]

Рис. 3.2. Зависимость коэффициента сопротивления струи Хстр от объемной пористости т различных шаровых укладок и коэффициента турбулентности струи

Можно отметить хорошее совпадение результатов обоих расчетов для правильных укладок и укладок шаров в трубе, кроме укладки шаров в трубе при jV = 2,0. Результаты расчета показаны на рис. 3.2. На том же рисунке приведены значения Ястр для константы струи астр, равной 0,2 и 0,3. Имея экспериментальные данные по коэффициентам сопротивления различных шаровых укладок, можно на основании зависимости (3.8) уточнить константу турбулентности при течении газа через шаровые твэлы. Используя зависимости (2.3 2.19 2.20 и 3.8), можно определить приближенно зависимость коэффициента сопротивления слоя для автомодельной области течения теплоносителя от константы йстр и объемной пористости т [c.56]

Результаты всех исследований, проведенных в МО ЦКТИ, по определению коэффициентов сопротивления слоя и струи >.стр различных укладок моделей шаровых твэлов в круглых трубах и модели ак внои зоны в изотермических и неизотер-мических условиях приведены в табл. 3.4 и на рис. 3.3. Из рисунка следует, что почти во всех опытах удалось достичь автомодельного режима течения, при котором изменение сопротивления Ар зависит практически только от изменения квадрата скорости и плотности, а не зависит от числа Re. Отчетливо видно существенное влияние объемной пористости т шаровой укладки на коэффициент сопротивления слоя Так, при изменении объемной пористости от 0,66 до 0,265 коэффициент сопротивления уве 1ичивается примерно в 30 раз. Разброс опытных данных по коэффициенту сопротивления для определенной шаровой укладки не превышает 10% среднего значения, что указывает на достаточную степень точности измерения перепада давления и массового расхода. В п. 3.1 была теоретически определена зависимость (3.9) коэффициента сопротивления струи Я-стр от объемной пористости т и константы турбулентности астр. [c.62]

С. Г. Телетов в результате получает системы уравнений, которые учитывают силы взаимного сопротивления компонентов и фазовый переход одного компонента в другой. Однако в [Л. 123] отмечается, что временное осреднение не позволяет получить строгие уравнения дисперсоида. При этом показано, что и способ осреднения Франкля нуждается в улучшениях. Метод последовательного осреднения физических величин, предложенный в [Л. 123], заключается в том, что в каждый момент величины осредняются по объемам компонентов, а затем используется временное осреднение по промежуткам времени, соизмеримым с периодом характерных турбулентных пульсаций. В [Л. 113] осреднение фактически выполняется по объемам компонентов, составляющих объем элементарной ячейки потока AVn AVt = = РлАУп ДКт= (1—Рл)А п. При этом справедливо отмечается, что идея условного континуума лишь тогда может иметь физический смысл, если при этом хотя бы приближенно [Л. 113] отражаются особенности дисперсных лотоков (наличие подвижных внутренних границ, рассредоточенность по элементарным ячейкам сил межкомпонентного взаимодействия). Особый интерес представляет предложение Б. А. Фидмана дополнить пространственно-временное осреднение Франкля вероятностным осреднением основных величин дисперсных потоков [c.31]

Для области Стокса (п=1) решения, полученные на основе уравнения (3-35), верны. Однако при увеличении числа Рейнольдса Re>0,4 показатель степени п уменьшается и расхождение соответственно нарастает. В автомодельной области, где п = 0 сила сопротивления в уравнении (3-35) окажется по меньшей мере на порядок заниженной. Таким образом, решения, полученные на основе этого уравнения, нельзя считать справедливыми для всех турбулентных течений. Кроме того, такая неправомерная запись уравнений пульсационного движения значительно усложнила его решение, привела к не-об содимости использовать графический метод и интерполяционные формулы [Л. 36]. [c.104]

ГО чтобы воспользоваться условием с/ = onst, расчеты выполнены для d = = 10 м с коэффициентом несферичности / 1,5. Согласно рис. 3-10 стабилизация пульсационной скорости твердой частицы наступает в жидкости практически мгновенно, а в газе тем быстрее, чем меньше Re. Величина коэффициента скольжения фг- практически не изменяется по ходу потока за исключением небольшого начального участка. При этом коэффициент скольжения фв увеличивается, достигая стабильного и большего значения, для воды быстрее, чем для газа. Последнее характеризует различное влияние разгонного участка при изменении рода несущей среды. Таким образом, показана возможность расчета пульсационных скоростей твердой частицы в турбулентном потоке на основе решения уравнения пульсаци-онного движения частицы при учете наиболее общего выражения силы сопротивления частицы для всех режимов ее обтекания. [c.108]

При выводе выражения (6-15) не были сделаны никакие отраничения относительно порядка v и величины критерия Прандтля. Поэтому решение, полученное в более общем виде, пригодно для анализа как газовых, так и жидкостных троточных дисперсных систем При турбулентном течении несущей среды и при небольших объемных концентрациях. Последнее ограничение связано с влиянием повышенной концентрации на структуру и свойства потока (усиление яеньютоновских свойств системы, уменьшение степени свободы поведения дискретных частиц потока, перераспределение термических сопротивлений характерных слоев потока и пр.). Указанные обстоятельства по существу определяют граничное, критическое значение концентрации, за пределами которого полученные выражения неверны. Для потока газо-взвеси эти значения концентрации одениваются нами как [c.189]

Последнее выражение позволило в [Л. 309] прийти к выводу, что при предельном увеличении концентрации и Z— -оо усиление теплообмена за счет турбулентного переноса тепла частицами составит не более 30%. Такой результат, расходящийся со многими опытными данными и оценкой по теоретической зависимости (6-15), получен в результате ряда упущений и неоправдаиных упрощений. Так, например, для дисперсного и чистого потока е , I, ti i, и приняты одинаковыми. Иначе говоря, при таком подходе все улучшение теплообмена, вызываемое наличием и турбулентными перемещениями частиц, учитывается лишь изменениями в ядре потока, где термическое сопротивление и без того мало. Изменение в пограничном слое, где термическое сопротивление наибольшее и лимитирует результирующий теплопере-нос к стенке, полностью игнорируются. Поэтому естественно, что улучшение теплообмена лишь в пределах турбулентного ядра, без учета одновременно цроявляю-щихся важнейших изменений в вязком подслое дало предельный прирост для Nun/Nu лишь 30%. [c.202]

Здесь первый член условно характеризует термическое сопротивление ядра потока, определяемое турбулентным перемешиванием, а второй — пограничного слоя, в основном определямое молекулярным переносом, для которого характерно e < v, толщина (l- i i)< <1, и 1 Так как принято, что W r=l, то 1-fZ — отношение водяного числа всего дисперсного потока к водяному числу несущей среды — в пределах турбулентного ядра — величина неизменная. Тогда решение (6-49) можно провести так же, как и для однородного потока. Согласно [Л. 179] при Re>10 и константе х= = 0,4 для однородного потока [c.206]

Несмотря на определенное восполнение наших знаний о флюидных дисперсных потоках, последние нуждаются в специальных и всесторонних исследованиях. В первую очередь важно детально выяснить качественные изменения в структуре системы. Здесь при повышенных концентрациях необходимо в новых условиях вернуться к проблеме возможного вырождения турбулентности несущей среды, к задаче о распределении локальной и средней истинных концентраций, к необходимости оценить вид и значение критического и оптимального обобщающего критерия (включающего и соответствующие концеИтрации), к методам расчета аэродинамического сопротивления и реологических свойств системы и пр. Иначе говоря, лишь знание гидромеханических свойств флюидных потоков позволит надежно и на основе достаточно общих закономерностей вести их расчет в качестве массо- и теплоносителей. Важность этих задач определяется тем, что именно здесь возможно 264 [c.264]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...