Поле осредненной скорости

Если в турбулентном движении взамен поля мгновенных скоростей рассматривать поле осредненных скоростей, то и к турбулентным потокам может быть применено то подразделение на установившиеся и неустановившиеся движения, которое было рассмотрено в кинематике. [c.76]

Введение понятия осредненной скорости имело существенное значение для изучения механизма турбулентного режима. Как показывает обработка графиков пульсации, несмотря на кажущуюся беспорядочность изменения скорости, величина осредненной скорости за достаточно большое время остается постоянной. Поэтому в турбулентном потоке вместо поля мгновенных скоростей можно рассматривать поле осредненных скоростей, и в дальнейшем, говоря о скоростях элементарных струек в турбулентном потоке, мы всегда будем иметь в виду именно эти осредненные по времени скорости. Поступая подобным образом, можно также рассматривать турбулентное движение как движение установившееся, хотя, строго говоря, оно является неустановившимся, поскольку линии тока в каждый данный момент времени изменяют свою форму. [c.128]

Рассмотрим, в частности, течение в трубе кругового сечения измерения показывают, что поле осредненных скоростей турбулентного потока имеет упорядоченный характер, а именно осредненная скорость параллельна оси трубы и ее значения убывают от максимального на оси до нуля у стенки трубы. В то же время распределение осредненных скоростей турбулентного потока в поперечном сечении (рис. 86) существенно отличается от параболы распределения скоростей ламинарного потока. При турбулентном движении скорость в центральной части потока, называемой также ядром, характеризуется относительно малыми изменениями по сечению, по мере же приближения к стенкам трубы осредненная скорость быстро уменьшается, обращаясь на стенке в нуль. [c.148]

Таким образом, поле истинных скоростей можно представить следующим на упорядоченное поле осредненных скоростей наложено [c.148]

Это вынуждает при изучении турбулентного потока рассматривать поле осредненных скоростей, ставя в качестве практических задач нахождение распределения этих скоростей в поперечных сечениях потока и определение воздействия потока на пограничные поверхности в зависимости также от осредненных скоростей. [c.149]

В турбулентном потоке вместо поля мгновенных скоростей можно рассматривать поле осредненных скоростей. Только имея в виду осредненные скорости, можно говорить об установившемся турбулентном движении. Благодаря этому можно уловить некоторую общую закономерность, несмотря на видимую беспорядочность движения отдельных частиц. Связь между осредненной [c.170]

Все изложенные выше соображения относятся к сформировавшемуся турбулентному потоку. Формирование турбулентного потока (так же, как и ламинарного) происходит постепенно. Длина начального участка, на котором заканчивается формирование поля осредненных скоростей (при заданной форме входа), как показывают исследования А. Д. Альтшуля, зависит от коэффициента гидравлического трения Хс для стабилизированного течения, т, е. Ьц/с1 — 1(Хс). Основываясь на этих исследованиях, Б. В. Серебро получил формулу []/й[=1,45/ Хс+, +3,78, действительная для всех трех зон турбулентного течения в трубах. [c.196]

Замена поля мгновенных скоростей на поле осредненных скоростей дает возможность применить для турбулентного потока понятие элементарной струйки и разделение на не-установившееся и установившееся движение. [c.148]

Полагают, что цт и Ят зависят от тех же факторов (переменных), от которых зависят поля осредненных скорости и температуры. Для замыкания системы дифференциальных уравнений необходимо добавить уравнения, характеризующие вязь [Хт и Ят с этими переменными. [c.147]

В заключение отметим следующее обстоятельство. Математическая формулировка задачи, приведенная в 5-1, записана для ламинарного пограничного слоя, так как не учтены коэффициенты турбулентного переноса теплоты и количества движения. Полагают, что Хт и j,t зависят от тех же величин, от которых зависят поля осредненных скоростей и температуры. Тогда согласно теории размерностей полученная система чисел подобия справедлива и для турбулентного течения. Конечно, входящие в числа подобия значения температур и скоростей уже будут осредненными во времени. [c.165]

Турбулентная диффузия загрязнений, обусловленная турбулентным перемешиванием воздуха [6, 8], зависит от метеорологических условий и прежде всего — от поля осредненной скорости ветра и от термической конвекции в приземном слое атмосферы. [c.19]

Полагая, что поле осредненной скорости однородно по радиусу струи, задачу о теплообмене можно свести к решению дифференциального уравнения [c.189]

При рассмотрении струйного течения, строго говоря, необходимо задание поля осредненных скоростей и характеристик турбулентности на выходе из сопла (изотермическое течение). В случае истечения из цилиндрического сопла эти величины должны зависеть от Reo и I /d . Если сопло достаточно длинное, то актуальной является зависимость только от числа Рейнольдса Reo, поскольку при турбулентном течении начальный гидродинамический участок невелик и имеет длину, примерно равную 2Qd. [c.192]

Распределение скорости вблизи стенки можно получить из выражения для касательного напряжения, если известна связь между коэффициентом турбулентной вязкости е и полем осредненных скоростей или из соображений подобия. В 1[Л. 110] эта задача решена для гладкой плоской стенки в предположении, что ламинарное касательное напряженне мало, а турбулентное касательное напряжение постоянно (т = Тш) и при использовании выражения для турбулентной вязкости по (8-19). Здесь применен второй подход. [c.225]

Стабилизация потока в рабочем створе осуществлена с помощью соответственно подобранных сеток. Неравномерность поля осредненных скоростей в области, занимающей более 80% сечения, не превышает 1 —1 5% скорости потока на оси. [c.258]

Остановимся на случае так называемой однородной турбулентности, под которой подразумевают движение жидкости с однородным полем осредненных во времени величин, определенных в данной точке пространства, в том числе и поля осредненных скоростей. При этом предполагается, что турбулентные пульсации скоростей существуют даже и в том частном случае, когда осредненные скорости повсюду равны нулю. Чтобы охарактеризовать распределение пульсаций в потоке и их взаимную связь, обозначим через и V" векторы пульсаций скорости в двух каких-нибудь точках М [c.668]

Поле осредненных скоростей турбулентного потока не дает полной характеристики его свойств. Так, два турбулентных потока, отличающихся лишь уровнем пульсации скорости, в общем случае могут оказывать различное силовое воздействие на обтекаемые поверхности. Для характеристики уровня пульсаций скорости в турбулентном потоке вводится понятие степени турбулентности, являющейся некоторой мерой пульсаций скорости относительно осредненной скорости. [c.56]

Затем определяются характеристики поля осредненных скоростей. Для выходного сечения подводящего канала распределение скоростей принимается равномерным и для него максимальная скорость, которая равна для этого сечения вместе с тем и средней скорости течения, определяется по заданной величине расхода и площади подводящего канала. Конечное значение максимальной скорости (в ядре потока) находится по формуле [c.175]

Распределение скорости вблизи стенки можно получить из выражения для касательного напряжения, если известна связь между коэффициентом турбулентной вязкости и полем осредненных скоростей. Весьма результативной оказалась зависимость от осредненной скорости, предложенная Л. Прандтлем в теории пути перемешивания [c.324]

Расчетные исследования Расчеты движения частиц в газодинамическом потоке были проведены при следующих предположениях. Частицы не взаимодействуют друг с другом, стартуют в сечении разрываемой проволоки одновременно с нулевой начальной скоростью и движутся по оси струи. Наличие частиц и электрические эффекты не оказывают влияния на газодинамическое течение, так что поле осредненной скорости V соответствует затопленной турбулентной струе. Влияние турбулентных пульсаций на движение частиц несуществен- [c.734]

Первый значительный успех в установлении связи между коэффициентом турбулентного обмена и полем осредненных скоростей был достигнут Л. Прандтлем в 1925 г. Для изложения идеи Л. Прандтля возьмем возможно более простое осредненное движение, а именно плоское течение с направлением, [c.521]

Заметим, что последний член в правой части этого уравнения, согласно (29), существенно отрицателен, т. е. всегда представляет потерю механической энергии турбулентного движения, ее непосредственный переход в тепло. Отсюда следует, что кинетическая энергия пульсационного движения в данном объеме может поддерживаться только за счет притока пульсационной энергии извне (второй член в левой части уравнения) и порождения ее внутри объема, благодаря неоднородности поля осредненных скоростей (первый член в правой части уравнения). [c.693]

Общие положения. В турбулентном квазиустановившемся потоке частицы жидкости совершают кроме продольного поступательного движения еще и поперечные перемещения. Несмотря на кажущуюся беспорядочность, поперечное движение, по-видимому, более или менее закономерно и подчиняется некоторым условиям, существенно влияю щим на формирование поля осредненных скоростей и гидравлических сопротивлений. [c.106]

Установившимся турбулентным движением называется осред-ненное установившееся движение, поле осредненных скоростей которого постоянно. Примером установившегося турбулентного движения может служить турбулентное движение воды во всасывающей или напорной трубе центробежного насоса при по- стоянном числе его оборотов или турбулентное движение в трубопроводе, присоединенном к резервуару, уровень жидкости в котором поддерживается постоянным. [c.106]

Необходимо отметить, что в установившемся турбулентном движении линий тока как линий, не изменяющихся во времени, не существует. Здесь можно говорить только о линиях тока, соответствующих полю осредненных скоростей. [c.108]

Гидродинамический начальный участок в турбулентном потоке имеет ряд характерных особенностей. Существует несколько методов анализа данного течения. Основной результат исследований сводится к определению поля осредненных скоростей и длины начального участка Ln.y. В ряде случаев принято считать, что длина н.у для турбулентного потока в круглой цилиндрической трубе составляет примерно 21 диаметр (для ламинарного течения — 40). [c.77]

Подход к анализу турбулентного течения неньютоновских жидкостей, связанный с использованием теории размерностей можно использовать и при определении поля осредненных скоростей. Предполагая, что турбулентный поток может быть представлен тремя зонами (ламинарный подслой у стенки трубы, переходная область и развитый турбулентный поток), можно осредненную скорость представить в виде следующей функции (Ре, р, Тст, у, к, п). [c.98]

Поле осредненной скорости 221 [c.338]

Турбулентный поток в трубе по структуре поля осредненных местных скоростей можно условно разделить па две части на основной поток, имеющий сравнительно небольшое уменьшение у с ростом радиуса г от нуля (турбулентное ядро потока), и на пристеночный кольцевой слой малой толщины 6 (см. рис. 22), где имеет место большой отрицательный градиент скорости и интенсивное ее уменьшение до нуля. Этот слой иногда называют пограничным слоем в трубе или пограничной пленкой. [c.84]

Таким же путем можно осре,шить и другие компоненты скорости — Wy и Ut, а также любую другую быстро меняющуюся во времени величину, например гроизведение скоростей Ux и Uy, давление р и т. д. Обычно в задачах инженерной практики рассматриваются не истинная, а только осредненная скорость, а также поле осредненных скоростей. [c.172]

Все изложенные выше соображения относятся к сформировавшемуся турбулентному потоку. Формирование турбулентного потока (так же, как И ламинарного) происходит постепенно. Длина начального участка, на котэром заканчивается формирование поля осредненных скоростей (при заданной форме входа), как показывают проведенные n j[eflOBaHHH, зависит fr числа Рейнольдса (для гладких труб) и относительной шероховатости (для вполне шероховатых труб). На основании исследований Г. В. Филиппова для вполне шероховатых труб справедлива зависимость [c.195]

Таким же путем можно осреднить и другие компоненты скорости [Пу и Иг), а также любой другой быстро меняющийся во времени параметр, например произведение скоростей Нх и Пу, давление р и т. д. Обычно в задачах инженерной практики рассматривается не истинная, а только осредненная скорость, а также поле осредненных скоростей. [c.171]

Наряду с теоретическим анализом, проведено экспериментальное исследование местной теплоотдачи, полей осредненной скорости и температуры при туроулентном течении воздуха в горизонтальной трубе в условиях существенного влияния териогравитационных сил. [c.192]

Формула Буссинека (31) относится к числу локальных, определяюш их турбулентную часть напряжения трения в зависимости от неоднородности поля осредненных скоростей вблизи данной точки потока. В настоягцее время взамен такого рода локальных законов, включая сюда и турбулентные аналоги законов Фурье и Фика,- выдвигаются релаксационные подходы ), учитывающие эффект памяти в турбулентных потоках, существенно сказывающийся при наличии резких неоднородностей в распределениях скоростей ( следы за плохо обтекаемыми телами) или давлений (падающая на поверхность ударная волна). [c.553]

Поле осреднениых скоростей нзображсио iFa рис. 16.10, где стрелками показаны векторы полных скоростей. Верхняя половина рисунка относится к симметричному режиму, нижняя — к несимметричному сплошными линиями показаны линии тока, построенные по средним скоростям. В обоих режимах обтекания имеют место области замкнутого циркуляционного течения жидкости, ограниченмые предельными линиями тока, которые начинаются на [c.365]

В предыдущих двух параграфах было показано, как происходит затухание неоднородности поля осредненных скоростей в турбулентной струе и следе при удалении от источника возникновения их. Не следует, однако, думать, что выравнивание поля осредпениых скоростей приводит одноврб менно и к исчезновению пульсаций скорости, т. е. к затуханию турбулент ности. Опыты показывают, что вдалеке за телом, уже после того, как прак тически исчезнет изображенный на рис. 207 провал скоростей, на зиачитсль ном расстоянии вниз по потоку сохраняются турбулентные возмущения, энергия которых сравнительно медленно рассеивается, превращаясь благодаря вязкости жидкости в тепло. [c.668]

Уравнения баланса энергии турбулентности, позволяющие количественно оценить роль процессов обмена и диссипации в общем процессе передачи энергии от осредненного движения к турбулентности и далее в тепло, впервые были привлечены к анализу поля осредненных скоростей А. Н. Колмогоровым (1942, 1946) и В. Г. Невзглядовым (1945, 1959). К настоящему времени в гидродинамике детально изучены отдельные составляющие уравнения баланса энергии турбулентности для течений в круглых трубах, широких каналах и в пограничном слое ). Важные измерения, объясняющие механизм местных потерь энергии при внезапном расширении потока, проведены Б. А. Фидманом (1953, 1958). [c.716]

В. М. Лятхера (1965—1968). В них построен обилий алгоритм расчета пространственно-временных спектров пульсаций давления на границе потока по заданному полю осредненной скорости и спектральным характеристикам пульсаций скорости. Выполненный, В. М. Лятхером (1965, 1967, 1968) анализ позволяет представить пульсацию давления на границе потока в виде суммы трех компонент турбулентной, волновой и вибрационной (связанной с подвижностью границ). В определенных условиях эти компоненты пульсации давления оказываются взаимосвязанными и не могут.рассматриваться изолированно. Однако такие случаи (изучаемые, в частности, при исследовании явлений гидроупругости) встречаются сравнительно редко (Л. А. Гончаров и Л. С. Максимов, 1963 М. А. Павли-хина, 1965 В. М. Лятхер, 1965). В обычных условиях отдельные компоненты пульсации давления могут рассматриваться самостоятельно. [c.749]

Гипотезы (19.1) и (19.2) могут быть применены для расчета турбулентного поля скоростей из уравнений (19.3) только в том случае, если будут известны более подробные сведения о зависимости коэффициента турбулентного обмена от скорости. Следовательно, для]того чтобы использовать путь, указанный Буссинеском, необходимо попытаться найти подходящие эмпирические гипотезы о связи между коэффициентом турбулентного обмена и полем осредненных скоростей. В этой главе мы ограничимся рассмотрением поля скоростей только для несжимаемого течения, когда это поле не зависит от температурного поля. Расчетом поля скоростей для сжимаемого течения, а также расчетом температурного поля и, в частности, исследованием теплопередачи при турбулентном течении мы подробно займемся в главе XXIII. [c.521]

На рис. 12.2 приведен примерный вид поля осредненных скоростей (эпюра скорости) при турбулентном течении в трубопроводе. Следует обратить внимание на ее большую наполненность (большую равномерность) по сравнению с ламинарным течением. Это объясняется тем, что вследствие перемешивания частиц за счет турбулентных пульсаций происходит обмен количеством движения и, как следствие, более равномерное распределение скоростей в поперечном сечении. [c.95]

Формулы (1.4.1) и (1.4.5) отражают основную закономерность развитого турбулентного течения — квадратичный закон трения. При этом значение трения зависит только от одного физического свойства среды — плотности. Следуюидим фундаментальным обстоятельством является однозначная связь между турбулентным трением и полем осредненных скоростей течения. При этом в обла- [c.16]

В момент i = О координаты твердой частицы и элемента жидкости совпадают. В момент 1 t частица оказывается в точке, характеризуемой смеш ением у1, и там она встречает элемент жидкости, имеющий лагранжеву скорость V (а, 1), а исходный элемент жидкости находится в положении Х1, обладая лагранжевой скоростью V (О, 1). Второй возможный вариант развития событий для рассматриваемой системы изображен на фиг. 2.15, б. В течение времени i 1 пути элемента жидкости и твердой частицы совпадают, но поле скоростей в окружающей жидкости не такое, как в случае (а). В положении у = у1 твердая частица встречается с элементом жидкости, имеющил скорость V (Ь, 1), в общем случае не равную V (а, t ). Это означает, что твердая частица встречается с элементохм жидкости, начальное положение которого иное, чем в случае (а). Осредняя по всем реализуемым ситуациям типа а, Ь, с,. .. (т. е. по начальным положениям элементов жидкости, оказывающихся в положении у1 в момент времени t ), получим осредненную скорость, приобретаемую твердой частицей, при условии, что существует некоторая заданная ф5шк-цпя — скорость жидкости в лагранжевой системе V (О, 1). Согласно [230], эта приобретенная скорость выражается математически как условное ожидание величины 11 (у, 1) при заданной V (0, 1) в положении х [c.69]

Поле осредненных местных скоростей v по нормальному сечению трубы при турбулентном режиме представлено на рис. 22 оно более выравнено, чем при ламинарном режиме, и с ростом числа Рейнольдса отношение t/ p/ max возрастает например, при Re = 1СИ отношение I p/i max = 0,79, а при Re = 3.10 Оср/итах = 0,88 для ламинарного же режима по формуле (20) Чср/ шах = 0,5. [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...