Пограничный слой с тепловым излучением

Пограничный слой с тепловым излучением [c.368]

При движениях тел со скоростями, близкими ко второй космической скорости (примерно 11 км/с), существенным становится влияние излучения газа на аэротермодинамические параметры пограничного слоя. Этот поток излучения сказывается на тепловом потоке к поверхности тела в носовой его части и оказывается сравнимым с тепловым потоком, возникающим за счет [c.699]

Главы четвертая и пятая посвящены мало изученным проблемам тепловой завесы и пограничного слоя с излучением. Здесь также выясняются и используются предельные свойства турбулентного пограничного слоя. [c.3]

При движениях тел оо скоростями, близкими ко второй космической скорости (примерно 11 км сек), существенным становится влияние излучения газа на аэротермодинамические параметры пограничного слоя. Этот поток излучения сказывается на тепловом потоке к поверхности тела в носовой его части и оказывается сравнимым с тепловым потоком, возникающим за счет диссипации механической энергии в пограничном слое. Для ознакомления с существующими исследованиями в этой области можно рекомендовать сравнительно недавно вышедшую монографию ). [c.875]

Высокая температура продуктов сгорания, представляющих собой газовую смесь, и значительное уменьшение ее около стенок приводит к резкому изменению состава и свойств газа в пределах теплового пограничного слоя. При сгорании некоторых топлив в газовом потоке появляется конденсированная фаза— большое количество мелких твердых или жидких частиц, которые также влияют на процессы взаимодействия потока со стенкой. Некоторое влияние на теплообмен оказывают также форма проточной части сопла и его абсолютные размеры. Поверхность сопла обменивается теплотой с газовым потоком путем соприкосновения и излучения. [c.389]

При защите поверхностей массообменом пограничный слой является практически прозрачным для падающего излучения. По этой причине вдув газа в пограничный слой не может быть эффективным средством защиты от интенсивного радиационного нагрева. В этом случае следует зачернять пограничный слой, увеличивая его коэффициент ослабления излучения. С этой целью в пограничный слой вводят различные присадки, добиваясь снижения величины падающего на поверхность радиационного теплового потока. [c.22]

Вдув и диффузия сильно поглощающих (и излучающих) молекул, атомов и ионов с разрушающейся поверхности в излучающий сжатый слой могут изменить не только величину радиационного теплового потока, падающего на эту поверхность, но и, что даже более существенно, спектр излучения. При высоких значениях скорости уноса массы продукты разрушения концентрируются в сравнительно однородном по температуре пристеночном слое, выше которого находится зона смешения, переходящая в слой газа, представленный лишь компонентами набегающего газового потока (рис. 10-8). Таким образом, наблюдаемая картина может быть интерпретирована как оттеснение пограничного слоя (в котором происходит смешение вдуваемых компонент с компонентами набегающего потока) от разрушающейся поверхности. [c.295]

Переходим ко второму способу защиты от радиационного теплового потока, который основан на ослаблении излучения за счет вдува в пограничный слой газопылевого облака с большим числом распределенных в нем микрочастиц. При этом эффективность такой защиты определяется не столько увеличением коэффициента поглощения смеси, сколько значительным возрастанием доли отраженной и рассеянной энергии. [c.298]

Критерий St дает результирующий эффект лучисто-конвективного теплового переноса, отображающий взаимодействие излучения с турбулентным переносом в пределах пограничного слоя. Это взаимодействие скрыто в безразмерном потоке тепла q. Анализ такого взаимодействия может быть проведен путем отнесения разности между St и 54 к лучистому критерию St [c.644]

Для иллюстрации этого положения в табл. 13.1 приведены градиенты температуры, безразмерные плотности радиационного и полного тепловых потоков на стенке при 0гс = 0,1 и 0,7 для чисто поглощающей и излучающей жидкости (м = 0) и черной стенки (при iV = 0,1, Рг=1). Результаты точного решения приведены при нескольких различных значениях Из этой таблицы видно, что расчет градиента температуры на стенке с использованием приближения оптически толстого слоя дает большую ошибку, так как это приближение несправедливо вблизи границ. Однако это приближение может оказаться полезным при исследовании общих закономерностей влияния излучения на профиль температуры в пограничном слое. [c.552]

В этом разделе рассматривается влияние излучения на теплообмен в ламинарном пограничном слое при обтекании плоской пластины поглощающим и излучающим сжимаемым газом. Принимается, что газ является идеальным и серым, вязкость его линейно зависит от температуры, удельная теплоемкость и число Прандтля постоянны, температура внешнего потока Гоо также постоянна. Поверхность пластины является непрозрачной и серой, диффузно излучает и диффузно отражает и непроницаема для газа. К стенке подводится извне постоянный тепловой поток с плотностью qw На фиг. 13.6 схематически изображена картина течения и показана система координат. [c.553]

Схема элемента теплового пограничного слоя показана на рис. 3.3. Этот слой формируется в результате теплообмена, связанного с наличием разностей температур. Поэтому при составлении баланса энергии теплового пограничного слоя следует учитывать только те тепловые потоки, которые связаны с наличием температурного поля. При отсутствии излучения и внутренних источников избыточное, относительно температурного уровня Тц, теплосодержание пограничного слоя меняется только под воздействием оттока тепла через стенку и избыточного теплосодержания газа, поступающего в пограничный слой через проницаемую поверхность стенки. [c.72]

Анализ лучистой составляющей теплового переноса, очевидно, следует вести как по пути исследования влияния излучения на тепловой поток, так и косвенно, путем учета влияния излучения на перестройку температурного поля пограничного слоя. Последнее существенным образом взаимосвязано с гидродинамикой пограничного слоя. [c.132]

Критерий St дает результирующий эффект лучисто-конвективного теплового переноса, отображающий взаимодействие излучения с турбулентным переносом в пределах пограничного слоя. Это взаимодействие скрыто в безразмерном потоке тепла q. [c.136]

Получение строгого решения задачи об учете излучения в турбулентном пограничном слое связано с серьезными математическими трудностями. В этой связи ниже кратко излагается приближенный подход, основанный на допущении об аддитивности тепловых переносов конвекцией и излучением. Для многих практических задач такой подход оказывается вполне удовлетворительным. [c.146]

В области ламинарного течения процесс расширения в следе нагретого в скачке газа является почти адиабатическим, поскольку потери тепловой энергии от потока к твердому телу через область отрывного течения, как правило, не превышают потери энергии путем теплопроводности через пограничный слой в безотрывной области течения около такого же тела. Потери тепла на излучение обычно меньше соответствующих аэродинамических потерь тепла. Таким образом, до тех пор, пока толщина пограничного слоя на поверхности сферы мала по сравнению с радиусом сферы, рас- [c.134]

В уравнении (3.10) второй и третий члены в правой части интегрируются по верхнему пределу I и I,, где I н I, — соответственно эффективная длина пути луча и приведенная толщина пограничного слоя, в котором происходит догорание продуктов термического разложения. Значения величин I и I, могут быть больше, меньше и равны толщине пограничного слоя 6(. При пограничный слой можно считать оптически прозрачным и уравнение энергии можно рассматривать без члена, учитывающего интегральный поток результирующего излучения. Условие /. бг означает, что в пределах теплового пограничного слоя не происходит догорания продуктов термического разложения. Практически это выполняется для строительных конструкций из негорючих материалов или для конструкций, в состав которых входят сгораемые и трудносгораемые материалы после их полного выгорания. Оба случая имеют практическое значение в развитой стадии пожара. Анализ влияния горения в пределах пограничного слоя приводится в гл. 4. После подстановки найденных с учетом соответствующих граничных условий интегралов в (3.10) после несложных преобразований получаем интегральное уравнение энергии пограничного слоя (предполагается, что теплофизические свойства среды постоянные, в том числе и для ее интегральных оптических характеристик) б [c.62]

Интегральное уравнение энергии для несжимаемой среды должно иметь источниковый член, определяющий тепловой эффект реакции горения. Предположим, что для НСП горение у поверхности, происходящее в результате ее воспламенения в пределах пограничного слоя, не связано гидродинамически с очагом пожара. Поэтому процесс горения в пограничном слое будем рассматривать для условий задачи естественной конвекции в неограниченном пространстве. В связи с тем что температура очага пожара в начальной стадии может быть меньше или равна температуре горящих газов в пограничном слое, а расстояние больше ширины излучающего пограничного слоя, излучением от очага пожара на поверхность можно пренебречь по сравнению с излучением газов пограничного слоя. [c.163]

В гл. V и VI были рассмотрены задачи нестационарной теплопроводности, в которых теплообмен между поверхностью тела и окружающей средой происходил в основном излучением. В практике тепловых расчетов встречаются задачи, в которых теплообмен между телом и окружающей средой происходит конвекцией. Если в задачах стационарного конвективного теплообмена применяются граничные условия третьего рода, то в задачах нестационарного конвективного теплообмена и в задачах стационарного теплообмена при точной формулировке проблем необходимо применять граничные условия четвертого рода. Например, при обтекании плоской пластины, в соответствии с теорией пограничного слоя, дифференциальное уравнение переноса тепла для жидкости можно написать так [c.363]

Полный тепловой поток через поверхность. Рассмотрим теперь полный тепловой поток из пограничного слоя внутрь тела с испаряющейся или сублимирующей жидкой или твердой поверхностью. Можно показать, что на поверхности раздела при отсутствии излучения [c.305]

ПОГЛОЩЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЬ (к, ), величина, обратная расстоянию, на к-ром монохроматич. поток излучения длины волны X, образующий параллельный пучок, ослабляется за счёт поглощения в в-ве в е раз (натуральный П. п. см. Бугера — Ламберта — Бера закон) или 10 раз (десятичный П. п.). Измеряется в см или м" . См. Поглощение света. ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ, область течения вязкой жидкости (газа) с малой по сравнению с продольными размерами поперечной толщиной, образующаяся у поверхности обтекаемого тв. тела, у стен канала, по к-рому течёт жидкость, или на границе раздела двух потоков жидкости с разл. скоростями, темп-рами или хим. составом. П. с. характеризуется резким изменением в поперечном направлении скорости (динамич. П. с.) или темп-ры (тепловой, или температурный, П. с.) или же концентраций отд. хим. ком- [c.555]

Рассмотрены первый и второй законы термодинамики с детальным обоснованием понятия энтропии и элементами эксергетнческого анализа, свойства реальных рабочих тел, термодинамика потока, влажный воздух, а также холодильные установки и тепловые насосы. Изложены вопросы теплопроводности, конвективного теплообмена и излучения. Рассмотрены элементы теории пограничного слоя, современные методы расчета теплообменных аппаратов. [c.2]

В заключение параграфа несколько слов о модификации этого способа применительно к таким условиям аэродинамического нагрева, когда излучение набегающего потока соизмеримо или выще по интенсивности конвективного теплового воздействия. В этом случае целесообразно переизлучать тепловую энергию не с поверхности теплозащитного покрытия, а из пограничного слоя. [c.22]

Видно, что в отличие от неразрушающихся теплозащитных покрытий подведенный извне конвективный тепловой поток (подведенный радиационный поток не учитывается) в данном случае расходуется не только на излучение нагретой поверхности еаГ и на увеличение теплосодержания материала, но и на поверхностные физико-химические превращения с расходом массы Gw и тепловым эффектом AQio- Кроме того, интенсивность теплообмена снижается за счет вдува газообразных продуктов разрушения в пограничный слой [уравнение (4-12)]. [c.125]

Очевидно, что в режиме оттеснения безразмерные скорости разрушения Gw=Gwl(aj p)o столь высоки, что можно полностью пренебречь величиной конвективного теплового потока. При малых скоростях уноса массы вдув может, наоборот, привести к увеличению конвективного теплового потока, что связано с поглощением энергии излучения продуктами разрушения и увеличением температуры во внешней части пограничного слоя. Необходимо считаться также с тем обстоятельством, что компоненты с высокими коэффициентами поглощения, нагреваясь, сами могут начать испускать излучение. За счет смещения спектрального распределения коэффициентов поглощения при повышении температуры 295 [c.295]

ТЫ сегментального аппарата увеличивается быстрее, чем у конического. Это связано с тем, что в рассматриваемом диапазоне V излучение увеличивается примерно в 5 раз. При конвективном нагреве рост теплового потока компенсируется пропорциональным увеличением теплового эффекта вдува. Поэтому для конического аппарата суммарная толщина унесенного, прококсованного и теплоизоляционного слоя изменяется слабо и для средней части поверхности конуса составляет около 25 мм при ламинарном потоке и 51 мм при турбулентном (плотность материала ро=1250 кг/м ). Отметим, что семикратное увеличение теплового потока к разрушающейся поверхности в турбулентном пограничном слое не привело к пропорциональному увеличению толщины покрытия, поскольку за счет роста температуры поверхности эффективность разрушения резко увеличилась. Для лобового щита сегментального аппарата суммарная толщина прококсованного и теплоизоляционного слоев составляет около 25 мм, тогда как толщина унесенного слоя быстро возрастает по мере приближения к точке торможения, достигая 20 мм при V o = 15 км/с. [c.308]

Энергия заторможенного потока трансформируется на поверхности пластины в энергию теплового излучения, которая при определенном температурном уровне составляет существенные тепловые потоки, покидающие поверхность обтекаемой пластины. В ряде случаев пограничные слои пластины состоят из слабопо-глощающих и излучающих сред. Поэтому эффекты взаимодействия собственного излучения пластины с набегающим потоком пренебрежимо малы. [c.148]

ТРОПОСФЕРА — ближайший к земной поверхности слой атмосферы, простирающийся в полярных и умеренных широтах до высоты 8—11 км, а в тропиках — до 15—18 км. В Т. сосредоточено около 1/5 массы атмосферы и почти весь водяной пар, конденсация к-рого вызывает образование облаков и связанных с ними осадков. В Т., особенно в пограничном слое, сильно развита турбулентность, резко увеличивающая вязкость воздуха и вызывающая его вертикальное и горизонтальное перемешивание. Т. к. воз-71,ух слабо поглощает солнечную радиацию, основным источником тепловой энергии для Т. служит поверхность Земли. От нее тепло передается вверх инфракрасным излучением, к-рое поглощается содержащимися в воздухе водяным паром и углекислым газом. Кроме того, происходит вертикальный турбулентный перенос тенла. Па локальные характеристики темп-рного поля влияет тепло фазовых переходов воды и адиабатич. нагревание и охлаждение при вертикальных перемещениях воздуха. В среднем в Т. темп-ра падает с высотой на 6,5 град/км. Темп-ра на каждом из уровней испытывает, кроме периодических (суточных и годовых), также и непериодич. колебания, вызываемые перемещением воздушных масс из одних районов в другие. Относит, изменчивость вертикальных градиентов темп-ры менее значительна, но и они меняются в широких пределах. Особенно велики периодические и непериодич. колебания значений темп-ры, влажности, давления, ветра и их градиентов в пограничном слое. Давление воздуха на уровне моря в среднем близко к 1013. мб, но горизонтальное его распределение из-за неодинаковости степени нагревания поверхности Земли в разных районах и др. причин весьма сложно и быстро меняется со временем, что связано с возникновением и эволюцией циклопов, антициклонов и их перемещением. Горизонт, градиенты давления приводят к образованию ветров, на направление и скорость к-рых влияют также силы вязкости (в пограничном слое) и силы инерции. В движениях большого масштаба особенно велика роль Кориолиса силы. Основной перенос воздуха в Т. идет с запада на восток, скорость его растет с высотой на 1—4 м/сек на км. Наиболее сильны ветры в струйных течениях. О влиянии Т. на распространение радиоволн см. Распространение радиоволн. [c.204]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...