Пограничный слой расчет процесса перехода

Количественный показатель такого напряжения может быть выражен различными способами. Чаще всего для этого используется поверхностное натяжение 0, которое определяется как сила, действующая в плоскости поверхности, в расчете на единицу длины. Согласно этому определению, можно представить обратимый изотермический процесс, при котором площадь поверхности А жидкости увеличивается вследствие ее растяжения и создаются условия для перехода молекул из объема жидкости в пограничный слой. Дифференциальная обратимая работа будет равна а/с1А в этом случае а — поверхностная энергия Гиббса в расчете на единицу площади поверхности. Поскольку равновесные системы стремятся обладать минимумом свободной энергии (при постоянных температуре и давлении), произведение аЛ также стремится к минимуму. При фиксированном значении о равновесным является состояние, при котором площадь поверхности жидкости минимальна в соответствии с ограничениями системы. [c.513]

Короткая зона ламинарного отрыва очень слабо влияет на поле потенциального течения, поэтому обычно ею пренебрегают при расчете распределений давления. Воздействие этой зоны на пограничный слой более сложное. Обычно (но не всегда) его можно уподобить препятствию на поверхности в виде проволоки, которая способствует быстрому переходу ламинарного потока в турбулентный. С увеличением нагрузки на лопатки зона ламинарного отрыва уменьшается, и когда ее длина становится меньше соответствующей зоны перехода, происходит резкое увеличение размера зоны отрыва или же нередко полный срыв потока без последующего присоединения. При анализе таких течений часто принимается, что граничная линия тока является линией тока основного течения и вниз по потоку происходит перемешивание без восстановления давления. Такое предположение впервые сделано в работе [8.46] применительно к течению в решетках, и на его основе проведены расчеты потерь при полностью отрывных течениях. Этот метод позволяет получить решение задачи в первом приближении, хотя многими существенными физическими процессами в нем пренебрегается. Так, необходимо учитывать нестационарность течения в следе за плохообтекаемым телом. Кроме того, описанные в предыдущей главе процессы схода дискретных вихрей будут приводить к дополнительным потерям импульса. [c.235]

Несмотря на успехи численных методов расчета, включающих коэффициент диффузорности, для профилирования перспективных решеток турбомашин их следует применять с осторожностью. В идеальном случае для расчета потерь следовало бы использовать методы теории пограничного слоя, однако эти методы не станут достаточно надежными до тех пор, пока не будет достигнуто более глубокое понимание процессов перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, отрыва потока и течений в торцевых областях проточной части турбомашин. [c.313]

Итак, зависимости потерь от числа Рейнольдса как в компрессорных, так и в сопловых решетках одинаковы в том отношении, что за пределами критического диапазона чисел Рейнольдса (приблизительно 10 <Ке<10 ) для них явно превалирует единый степенной закон. Зависимость потерь в переходной области при 10 <Ке<10 менее предсказуема как для компрессоров, так и для турбин. В пределах этого диапазона чисел Рейнольдса существует большая разница в характере зависимостей потерь для рассматриваемых классов решеток. В случае компрессорных решеток изменения потерь в критическом диапазоне чисел Рейнольдса более резкие, что связано с явлениями отрыва пограничного слоя. Характеристика зависимости потерь от числа Рейнольдса может иметь гистерезис, размеры которого, вероятно, определяются степенью турбулентности потока [7.53]. На рис. 2.7 показано, что от степени турбулентности потока зависит место резкого увеличения потерь. Для надежного расчета характеристик компрессорной решетки в переходной области потребуется дальнейший прогресс в разработке методов расчета отрыва ламинарного и турбулентного пограничных слоев. Отрыв потока в турбинных решетках слабее подчиняется общему закону, так что расчет характеристик этих решеток в переходном диапазоне чисел Рейнольдса определяется процессом ламинарно-турбулентного перехода. Как указывалось в гл. 7, пока не существует расчетных методов определения процесса перехода, которые правильно учитывали бы влияние степени турбулентности в ядре потока. Течение в переходной области может быть как ламинарным, так и турбулентным (но в целом неустойчивым), и для облегчения расчета таких явно разнохарактерных зависимостей потерь, какие изображены на рис. 11.10,а, необходимы достоверные данные о начале и конце процесса перехода. [c.333]

Положение дел с моделированием вязкого течения в настоящее время совершенно неудовлетворительное. Недостаточно информации относительно зон отрыва ламинарного пограничного слоя, процесса перехода ламинарного пограничного слоя, отрыва турбулентного пограничного слоя и течения в донной области непосредственно за выходной кромкой лопатки. До сих пор не решены проблемы теплопередачи к корытцу лопатки. Пространственные вязкие эффекты и радиальные перетекания в проточной части турбомашин пока почти не поддаются расчету. [c.350]

Характер процессов в потоке конденсирующегося пара при заданных геометрических параметрах межлопаточного канала определяется газодинамическими режимными параметрами течения и начальным состоянием среды. Как показали экспериментальные (гл. 3) и расчетные (в рамках одномерной теории) исследования [61], расширение перегретого и насыщенного пара в сопловых решетках протекает с переохлаждением, близким к предельному (зона Вильсона), после чего начинается интенсивное влагообразо-вание. Важные особенности этого сложного нестационарного процесса были рассмотрены в гл. 3 (по данным экспериментальных исследований). Очевидно, что в рамках изложенного выше подхода (см. 4.2) к расчету спонтанно конденсирующегося конфузорного потока пара влияние пограничного слоя и некоторые аспекты перехода через зону Вильсона не могут быть учтены (см. 3.2). [c.136]

На основе расчета потенциального обтекания решетки лопаток определяют распределение скорости и давления вдоль контура лопатки, затем на основе расчета пограничного слоя определяют распределение коэффициентов теплоотдачи. Характер изменения коэффициентов теплоотдачи вдоль контура лопатки определяется особенностями ее обтекания газовым потоком, При натекании газа на профиль лопатки образуется пограничный слой, который вблизи входной кромки является ламинарным, а затем па некотором расстоянии, зависящем от начальных условий обтекания (конфигурации межлопаточного канала, интенсивности нагрева), переходит в турбулентный. Каждая из областей пограничного слоя (ламинарная, переходная, турбулентная) характеризуется своей интенсивностью теплообмена, поэтому в зависимостп от протяженности той или иной области вдоль контура профиля интенсивность теплообмена будет различной. Точность расчета процессов теплообмена в этом случае существенно зависит от точности определения координаты начала разрушения ламинарного режима течения и развитого турбулентного течения. [c.461]

Как только градиент давления отклоняется от нулевого в ту или иную сторону, появляются значительные расхождения в суш,ествуюи их методиках расчета. Наиболее удобная форма учета влияния градиента давления в пограничном слое в начале процесса перехода предложена в работе [7.40]. Для данных, относящихся к небольшой степени турбулентности в ядре потока, получена эмпирическая зависимость Яв от параметра градиента давления К , определяемого уравнением (7.7). Таким образом, это чисто местный критерий, не имеющий никакого отношения к развитию течения или его устойчивости. В работе [c.212]

Теоретики обычно считают, что труднее рассчитать коэффициенты теплопередачи на корытце профиля, чем на спинке. Даже в передней части профиля лопатки экспериментальные значения коэффициента теплопередачи в ламинарном пограничном слое, как правило, оказываются выше расчетных. В работе [9.44] сделан вывод, что трудности расчета процесса теплопередачи на вогнутом корытце профиля турбинной лопатки частично объясняются взаимодействием в ламинарном пограничном слое между вихревым- течением Гёртлера и турбулентным ядром потока, а также недостаточным пониманием механизма воздействия этих факторов на процесс перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Теоретическое и экспериментальное исследование трансзвуковой сопловой решетки [9.45] показало, что главным препятствием для точного расчета коэффициентов теплопередачи является несостоятельность критериев перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, особенно на корытце профиля. [c.275]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...