Вторичные течения картины

Дополнительные замечания. При проектировании каналов в виде земляных русел (особенно больших каналов) необходимо иметь в виду, что расчеты, описанные выше, относятся, разумеется, к некоторым идеализированным схемам каналов. Рассматривая работу канала в действительных условиях, мы часто будем сталкиваться с различными, так сказать, искажающими факторами — с факторами, искажающими ту идеализированную картину, которая выше полагалась в основу расчета. К числу этих искажающих факторов можно отнести, например, следующие 1) зимний режим работы каналов, при котором поверхность воды не только покрывается льдом, но, вместе с тем, живые сечения потока (подо льдом) могут забиваться шугой и снегом 2) покрытие дна канала у берегов растительностью (в большей или меньшей мере) 3) наличие поворотов канала (искривление оси канала в плане), в связи с чем в канале могут возникать вторичные течения (см. [c.267]

Аналогичная картина возникает и в случае обтекания сферы колеблющимся потоком в этом случае стационарное вторичное течение набегает на экватор сферы (рис. 23), а продольная компонента скорости вторичных течений вне пограничного слоя [c.105]

Рис. 22. Картина линий тока стационарного вторичного течения в окрестности ци-линдра-

Поворот потока в меридиональной плоскости приводит к появлению неравномерности в распределении скоростей по размаху лопатки и, как следствие этого, к различию в картине вторичных течений у торцовых стенок. [c.66]

Рассмотренная схема дает в данном и более сложных случаях ) правильную качественную картину вторичных течений, объяснение которых иным путем затруднительно. [c.433]

В целом рассмотрение вихревой схемы движения идеальной жидкости приводит к правильной качественной картине вторичных течений. В частности, эта схема правильно объясняет характер изменения угла выхода потока вдоль лопаток и влияние начальной завихренности потока на вторичные течения. Кроме того, она может показать увеличение завихренности вблизи спинки лопатки, перемещение частиц жидкости из пограничного слоя на спинку лопатки и особенности относительного движения через вращающуюся решетку. Однако в этой схеме возникновение вторичных течений связывается только с наличием начальной завихренности потока на входе, и считается, что в межлопаточно.м канале и за решеткой вихри не затухают и не образуются, в то время как в действительности это происходит. Поэтому количественные, а иногда и качественные результаты применения вихревой схемы принципиально не могут быть правильными. [c.440]

Структура вторичного течения и дополнительная потеря энергии, обусловленная этим течение.м, существенно зависят от геометрической формы канала и режима течения (от М и Re). В криволинейной трубе круглого сечения картина вторичных токов (рис. 9.6,6) близка к той, которая наблюдается в рассмотренном канале квадратного сечения. [c.256]

Расчеты течения в квадратной трубе, выполненные методом прямого численного моделирования крупных вихрей [24], показали, что вторичное течение в этом случае направлено в угол, образованный стенками. Результаты расчетов при Ке = 10 показаны на рис. 4 и 5. На рис. 4 приведена картина вторичных токов, а на рис. 5 — распределение вертикальной компоненты скорости V(у) при х/Н = АО и г/К = 0.2 (кривая 1), здесь 2к — сторона канала. Полученные результаты удовлетворительно соответствуют данным из [24]. [c.591]

Конвективное течение электролита в круговом вертикальном канале (водный раствор соляной кислоты, разогреваемый электрическим током) экспериментально изучалось в работе [8]. Количественное исследование устойчивости в работе специально не проводилось тем не менее отмечено наличие значительных возмущений на границе встречных потоков. Подробное экспериментальное исследование устойчивости течения в круговом канале проведено в работе В.Г. Козлова и Н.Г. Поляковой [9] на основе методики, аналогичной [7]. Эксперименты показали, что как и в плоском вертикальном слое, критическое число Грасгофа монотонно уменьшается с ростом числа Прандтля. Интересна форма критических возмущений. Они представляют собой спиральный вихрь, возникающий на границе встречных потоков и перемещающий вшз со значительной фазовой скоростью. Фотография картины вторичного течения в осевой плоскости приведена на рис. 112. [c.174]

Имея в виду, что х = os 0, где 0 — угол, отсчитанный в меридиональной плоскости от положительного направления оси z, нетрудно построить линии тока, показанные па рис. 8 для равноотстоящих значений г 5 = 0,1 0,2 . ..1. Пространственная картина течения [177] схематически изображена на рис. 9. Как видим, характер вторичных течений соответствует представлениям, изложенным в начале параграфа. [c.55]

При гиперзвуковом обтекании тонких треугольных крыльев характер течения в пространственном пограничном слое, взаимодействующем с внешним невязким потоком, существенно зависит от формы поперечного сечения крыла и величины параметра, характеризующего отношение толщины крыла к толщине вытеснения пограничного слоя [Дудин Г.Н., 1988, б]. Возникающее достаточно сильное вторичное течение значительно усложняет картину обтекания такого крыла по сравнению со случаем течения около плоского треугольного крыла. При обтекании крыльев взаимодействие пограничного слоя с внешним потоком может приводить к образованию [c.340]

В действительности же течение в колесе не может быть осесимметричным, поскольку для передачи момента протекающей среде давление, а следовательно, и скорости по обе стороны лопатки колеса не могут быть одинаковыми, что приводит к неравномерности потока по шагу межлопаточного канала и тем самым к некоторому отставанию потока, выходящего из рабочего колеса, от направления выходных участков лопаток. Это подтверждается систематическими экспериментальными исследованиями структуры и параметров двумерного течения в рабочем колесе центробежной ступени, проводившимися А.. Д. Тарасовым (1956),В. А. Красильниковым (1960), И. Л. Локшиным (1963), с помощью вращающихся вместе с колесом пневмометрических насадков. В работах этих авторов было установлено, что картина течения в рабочем колесе зависит от его ширины, типа лопаток и режима работы. Обнаружены вторичные течения, связанные с наличием отрывных зон в межлопаточных каналах, которые возникают, в частности, при больших значениях углов атаки, а для колес с загнутыми вперед лопатками, отличающихся большой кривизной, межлопаточного канала, и при малых углах атаки. [c.851]

На рис. 15.7 изображена картина линий тока стационарного вторичного течения около цилиндра, совершающего колебания в горизонтальном направлении. На рис. 15.8 показан снимок течения около такого цилиндра, помещенного в бак с водой. [c.399]

Рис. 15.7. Картина линий тока стационарного вторичного течения в окрестности колеблющегося круглого цилиндра.

Во всех случаях в углах получаются сравнительно высокие скорости. Причина этого заключается в существовании во всех прямых каналах с некруглым поперечным сечением вторичных течений такого рода, что вдоль биссектрис углов жидкость движется в углы и отсюда растекается в обе стороны. Вторичные течения непрерывно переносят импульс из середины течения в углы и тем самым вызывают здесь повышение скорости. На рис. 20.15 показана схема вторичных течений в треугольнике и четырехугольнике. Мы видим, что в четырехугольном поперечном сечении вторичные течения, направленные вблизи концов длинных сторон и в середине коротких сторон от стенки внутрь, создают здесь зоны пониженной скорости. Эти зоны особенно четко заметны на картине изотах (см. рис. 20.13). [c.553]

Рис. 1.3. Пространственная картина вторичных течений вблизи плоскости [8. 36]

В заключение отметим, что подобно тому, как было получено вторичное течение (13), можно найти функцию тока вторичного течения в рассматриваемой кольцевой области [205]. На рис. 39, б показана картина течения [c.111]

Рис. 32. а) Картина вторичного течения при/ = 43 мА/см ,// = 200 Э. б) Картина вторичного течения согласно 13] в области слабой над-критичности по числу Кй. [c.115]

Картина обтекания сферы тонким вихревым кольцом при / о/ао 100 показана на рнс. 78. Здесь же нанесены экспериментальные результаты, представленные в работе [70] обозначены данные при числах Рейнольдса для кольца ке—1260 (/) и Ке =4200 (2). При этом отношение радиусов кольца и сферы для обеих серий опытов оставалось одинаковым. Сравнение модельной (по (4.37) и (4.38)) кривой и экспериментальных данных показало, что на участке движения кольца до миделя неподвижной сферы имеется количественное и качественное согласование результатов. После прохождения кольцом миделевого сечения сферы в реальной жидкости существенное влияние оказывают вязкостные эффекты ( в экспериментах возникали вторичные течения ), и дальнейшие оценки характера движения в рамках предлагаемой модели неточны. [c.211]

Основное отличие гидродинамики трехмерного течения в пограничном слое от двумерного заключается в появлении поперечного, или, как его еще называют, вторичного течения. Линии тока внешнего идеального течения на поверхности тела искривлены. Внутри пограничного слоя существует градиент давления, перпендикулярный к линиям тока внешнего течения, наряду с градиентом давления вдоль этих линий. При обычных предположениях теории пограничного слоя давление поперек пограничного слоя постоянно, т. е. совпадает со значением на внешней границе пограничного слоя. Так как скорость в пограничном слое уменьшается по мере приближения к поверхности тела, центробежные силы, действующие против сил давления, уменьшаются вблизи стенки. Поэтому результирующее направление линий тока внутри пограничного слоя отличается от направления на внешней границе. Поперечный градиент давления создает поперечный поток и вызывает поперечные напряжения. Внутри пограничного слоя развивается вторичное течение, направленное в центр кривизны внешних линий тока. Поперечное течение может изменить свое направление по отношению к линии тока внешнего течения внутри пограничного слоя. Если поперечное течение имеет различное направление по отношению к линии тока на разном расстоянии от поверхности тела, то образуются 5-образные профили поперечной скорости. Изменение направления течения в различных сечениях приводит к значительному усложнению картины течения в пограничном слое. Небольшое поперечное течение вызывает сильное изменение характера потока в пограничном слое при положительном градиенте давления. Из-за вязких сил течение вблизи тела значительно ослабевает и поперечное течение может увлечь за собой весь поток, что и происходит вблизи линии отрыва . [c.134]

Локально-автомодельное приближение для расчета течений в пространственном пограничном слое дает хорошее совпадение с результатами, полученными с помощью конечно-разностного метода, например на лобовой части обтекаемого тела. Этой формулой можно пользоваться и при малых вторичных течениях. Однако отброшенные в этом приближении продольные и поперечные производные становятся существенными вблизи поверхности отрыва . Если учесть, что вторичные течения развиваются только в сравнительно узкой области вблизи отрыва , то приближенные формулы дают не только качественную, но и количественную картину течения. [c.274]

Прослеженная картина динамики вихрей качественно соответствует картине перемещения с течением времени центра вихря из области локальной неустойчивости, расположенной вблизи стенки г = 2, в область неустойчивости около стенки г = 1. Интенсивность возникающих вторичных течений не зависит от величины вносимых возмущений 6. Расчеты показали, что при Re 35 вносимые возмущения затухают и R = 35. Условие устойчивости (3.7) справедливо для Re > 35. [c.59]

Кривизну, близкую к кривизне поверхности профиля, а вблизи стенки кривизна линий тока значительно больше. Это приводит к появлению составляющих скорости, перпендикулярных скоростям основного потока и направленных поперек канала со стороны давления. Поскольку течения сквозь лопатку быть не может, формируется циркуляционное течение типа показанного на рис. 3.6. Это классическая картина вторичного течения образующийся канальный вихрь нередко бывает довольно интенсивным и вызывает значительное ухудшение характеристик лопаточных венцов, особенно в многоступенчатых машинах. [c.78]

При взрыве конденсированного заряда конечного размера в воздухе картина имеет более сложный вид. При выходе детонационной волны на поверхность заряда в окружающем воздухе образуется ударная волна, а продукты взрыва будут адиабатически расширяться. Давление в продуктах взрыва будет падать быстрее, чем в ударной волне, так как показатель изэнтропы продуктов взрыва значительно больше, чем Для воздуха. В случае одномерного взрыва после нескольких взаимодействий волн разрежения образуется вторичная ударная волна, распространяющаяся в обратном направлении. При сферическом взрыве (рис. 5.10) такой вторичный ударный разрыв, распространяющийся к центру взрыва,, образуется после возникновения основной волны на хвосте волны разрежения и появляется в момент времени, когда течение становится существенно неодномерным. Впервые возникновение вторичных волн было обнаружено в численных расчетах [46]. Интенсивность вторичной УВ непрерывно возрастает. Распространяясь по продуктам взрыва, вторичная волна выравнивает в них давление. После схлопывания в центре вторичная волна через некоторый промежуток времени догоняет основную ударную волну. В результате их взаимодействия образуются новая ударная волна и контактная поверхность. [c.118]

Рис. 25. Картина вторичных вихревых течений в цилиндрическом канале при поперечных резонансных акустических колебаниях

В отличие от течения в колеблющемся пограничном слое скорость течения вне пограничного слоя не зависит от вязкости. Однако образование вихревого движения вне пограничного слоя обусловлено вязкостью среды. Вихри, образовавшиеся в колеблющемся пограничном слое (рис. 24, б), возникают вследствие вязкости среды, а вихри вне пограничного слоя (рис. 24, а) возникают в результате взаимодействия с вихрями в пограничном слое. Вращение вихрей в пограничном слое происходит в направлении, противоположном вращению вихрей вне пограничного слоя. Аналогичная картина возникает в цилиндрическом канале. При возбуждении в канале поперечных резонансных акустических колебаний, направленных вдоль радиуса канала, возникают вторичные вихревые течения, как и в случае продольных колебаний. Вращение вихрей осуществляется в плоскости поперечного сечения канала (рис. 25). Методика расчета таких течений приведена в работе [39]. [c.108]

Колено (изгиб) на трубе постоянного поперечного сечения вызывает образование вторичного спиралеобразного течения (рис. 10-1). Картина течения в колене и за ним весьма усложняется также и из-за возможности отрыва потока. Причина отрыва и здесь состоит в наличии отрицательного перепада давления. Как и в случае сужающегося потока (рис. 14-1), мы можем проанализировать основные особенности поведения градиента давления на стенках в колене с помощью предположения о потенциальном, или безвихревом, движении. [c.343]

Такая модель совместно с условиями для определения завихренности и температуры газа в возвратно-циркуляционном течении позволяет уже в первом приближении рассчитать конфигурацию зоны отрыва и тепловые потоки к телу. Однако в обш ем случае внутри отрывной зоны могут образоваться вторичные вихри около угловых точек контура тела или вблизи точки отрыва. Это объясняется отрывом пограничного слоя в основании возвратного течения. Их влияние на общую картину течения, форму отрывной зоны и давление в ней часто несущественно. Однако возможность таких образований в принципе не позволяет пока ответить на вопрос о существовании стационарного (хотя бы и неустойчивого) предельного решения уравнений Навье — Стокса. [c.256]

На примере отрывного нестационарного обтекания идеальной несжимаемой жидкостью цилиндра, расширяющегося с постоянной скоростью, -нестационарного аналога стационарного обтекания конуса под углом атаки, демонстрируется невязкий"характер природы несимметрии. Несимметричная структура течения реализуется нри симметричном положении точек схода вихревых пелен. Это свидетельствует о вторичной роли вязкости, которая может проявляться через обратное"влияние на положение точек схода. Обнаружены новые несимметричные решения и способы их возникновения, отличные от классической бифуркации симметричного решения. При отборе реализующихся"решений наряду с исследованием устойчивости проводится анализ глобальной картины автомодельных"линий тока. Последняя должна соответствовать схеме, принятой при построении теоретической модели. [c.246]

С разными углами раскрытия различаются только своей толщиной. При А = 1 будем иметь в качестве тела вращения плоскую шайбу. Тогда результаты, полученные для потока, вращающегося над неподвижным основанием, или для пограничного слоя на вращающейся шайбе, можно непосредственно перенести на конус вращения. Отсюда можно сделать следующий вывод. В случае конуса вращения, вращающегося в спокойной жидкости, параллельная стенке компонента центробежной силы вызывает, позади конуса вторичное течение, совпадающее с направ,лением образующих конуса. Одновременно на осовании условий неразрывности на внешней границе пограничного слоя жидкость должна втекать. Для конуса вращения, находящегося во вращающемся потоке, картина течения меняется на обратную вторичное течение здесь направлено от вершины конуса, а на внешней границе пограничного слоя жидкость оттекает. [c.256]

Весьма обширное и тщательное экспериментальное исследование вторичных явлений в турбинных решетках было произведено Е. А. Гу-касовой [11]. Были исследованы, при малых скоростях обтекания (М, < 0,4), три типичные турбинные решетки при различных относительных шагах и углах входа. Для этих решеток получена полная картина вторичных течений, включая пространственные профили скорости в пограничных слоях, и определены величины коэффициентов вторичных потерь. Влияние пограничного слоя на входе в решетку устранялось путем применения двух тонких пластин-отсекате-лей, имеющих вырезы по форме профилей лопаток. Концевые явления изучались вблизи пластин. Изменение расстояния h между ними позволяло просто изменять относительную длину лопаток. [c.446]

Как уже упоминалось, при стремлении числа Рейнольдса к критическому значению функция Г х) убывает всюду, за исключением ближайшей окрестности точки х = 1. Иными словами, вращательпое движение жидкости прекращается почти во всем полупространстве, исключая лишь очень узкий конус, содержащий ось вихря. В остальной области остаются лишь вторичные течения, наличие которых обусловлено перепадом давления на плоскости. Подобная картина течения в корне противоречит представлениям теории пограничного слоя. [c.55]

Рис. 21.10. Картина изотах поля скоростей позади группы шаров, размещенных на плоской стенке (сплошные кривые). По измерениям Г. Шлихтинга [ ]. Штрихами изображены вторичные течения в пограничном слое позади шара (1) по расчетам Шультц-Грунова [ ]. Вблизи стенки скорость течения позади шаров больше, чем в промежутке между шарами. Этот обратный эффект спутного течения является

Полностью развитое течение в круглых изогнутых трубах (змеевиках) теоретически изучалось Дином [Л. 31]. Однако его результаты, полученные методом возмущений, справедливы только для малых К (К<Щ. Картина вторичных течений для этого случая изображена на рис. 5-16,в. Для больших значений К эта задача изучалась другими авторами. Наиболее полный анализ проведен недавно Мори и Накаяма Л. 30]. Как и в некоторых предшествующих работах, в [Л. 30] предполагается, что поток в трубе состоит из ядра, в котором можно пренебречь силами вязкости, и тонкого пограничного слоя. Решения для поля скорости в каждой из этих областей сопрягаются посредством граничных условий. Вычисления проводятся методом последовательных приближений, Картина вторичных течений в случае больших значений К показа- [c.68]

Изогнутые трубы. Работ по систематическому изучению влияния кривизны на околокритическую жидкость недостаточно. Такое исследование выполнено Миллером (см. [73]), но результаты этой работы не опубликованы. Некоторые исследования были проведены для газов и при более высоких давлениях. Основное влияние кривизны проявляется в образовании вторичных течений, в результате чего пограничный слой у вогнутой поверхности становится тоньше (рис. 3.15), а у выпуклой — толще. Картина течения указывает на смещение ядра потока к вогнутой поверхности с возникновением обратных токов по периферии в направлении выпуклой поверхности. Хотя в классических работах Ито [73] по турбулентному течению и Дина [74] по ламинарному расаматриваются однофазные потоки жидкости, результаты этих работ применяются и для околокритических жидкостей, правда, с переменным успехом. [c.84]

Картина линий тока вторичного течения дается кривыми 94 = = onst. Поскольку они совпадают с линиями = onst, картина вторичного течения одинакова для всех жидкостей с Роб ф 0. Из (VI. 3-35) ясно, что течение имеет в общем случае винтовой характер, при котором частицы движутся вдоль трубы по траекториям, напоминающим спирали. В отличие от картины вторичного течения самой по себе, шаг спиралей меняется от жидкости к жидкости и зависит также от удельной движущей силы а. То же относится и к распределению скоростей на ли- [c.252]

Рис 39. а) Картина вторичного течения жидкости в кольцевом канале при / = 30мА. б) Картина вторичного течения согласно [205] при Rв/Rв p=l,5. [c.126]

Все изложенные выше примеры, анализ доступных литературных данных позволяют сделать вывод о том, что вихревые трубы использовались лишь в условиях отсутствия вторичного центробежного поля сил, накладываемого на основное, создаваемое закручивающим устройством. Поэтому отсутствуют исследования характеристик процесса энергоразделения в вихревых трубах в условиях воздействия на них вторичного поля инерционных сил. Тем не менее, очевидно, что оно определенным образом искажает обычную картину течения в камере энергоразделения вихревых труб. Такое воздействие должно сопровождаться не только изменением характеристик макроструктуры потока, но и характеристик его микроструктуры. На каждый турбулентный микро-или макровихрь в зависимости от его расположения в объеме камеры энергоразделения и собственных размеров действует своя дополнительная сила инерции, зависящая от частоты вращения ротора и радиуса от центра элемента вихря до оси. [c.379]

На фиг. 5 дано распределение изотерм по сечению потока при = 1,25.10 и = 0,5.10 . Такая картина качественно подобна распределению температуры в вязкостно-гравитационном потоке в горизонтальных трубах /4/. В случае вязкостно-гравитационного течения в потоке имеются вторичные токи, представляющие собой систему двух вихрей, оси которых параллельны оси канала. Сопоставление характера распределения температуры при вязкостно-гравитационном течении и турбулентном течении в условиях существенного влияния термогравитационных сил говорит о наличии и в турбулентном потоке вторичных вихревых течений. [c.193]

Таким образом, развитие сдвигового слоя возможно через попарное слияние образующихся вихревых структур. Для этого необходимо, чтобы в спектре начальных возмущений доминировали субгармоники с волновыми числами /е/2 п = 1,2...). Если эти условия не выполняются, то возможны иные механизмы образования крупных вихревых структур и, как следствие, другая картина развития сдвигового слоя. Например, при наложении иа основное течение возмущений с двумя длинами волн - Я, и ЗА, (рис. 6.12) - развитие первичной неустойчивости происходит подобно сценарию, представленному на рис. 6.10. В то же время, этапы развития вторичной неустойчивости существенно различаются. Как ВИД1Ю из рис. 6.12, т = 3,5, происходит спаривание первичных вихревых структур. Дальнейшая эволюция приводит к разрыву средних вихрей в каждой тройке и образованию цепочки двухвихревых структур. Подобный процесс имеет место и при счетверении первичных вихрей, когда в течении возбуждаются основная гармоника и субгармоника с длиной волны 4А,. [c.356]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...