Переход от ламинарного к турбулентному режиму течения в пограничном слое

Л. М. 3 ы с и н а - М о л о ж е н, О характере перехода от ламинарного к турбулентному режиму течения в пограничном слое. Журнал технической физики, 1955, т. XXV, вып. 7. [c.666]

Кроме того, на величину Re p может влиять шероховатость поверхности пластины, интенсивность теплообмена и т. д. Сам переход от ламинарного к турбулентному режиму течения жидкости в пограничном слое, как показывают опытные данные, происходит не в точке, а на некотором участке, в связи с чем иногда вводят два значения Re,(pi и Re p2, где Re pi =-— критическое число Рейнольдса, отвечающее переходу от ламинарного к переходному режиму течения, когда в пограничном слое возникают первые вихри и пульсации Re pa = — критическое число Рейнольдса для перехода к развитому турбулентному режиму течения. На рис. 3-2 приведены зависимости Re pi и Re pn от степени начальной турбулентности набегающего потока. [c.70]

Мы не будем заниматься исследованием или предсказанием возникновения перехода пограничного слоя от ламинарного к турбулентному режиму течения. В конечном счете, переход ламинарного пограничного слоя [c.235]

Рассмотрим поток жидкости, вытекающий без завихрения пз резервуара в трубу (рис. 4.12,й). На стенках грубы от входа вниз по потоку развивается пограничный слой, который на некотором расстоянии от входа в трубу смыкается и заполняет все ее сечение. Начиная с этого сечения, профиль скорости сохраняет свою форму. Участок трубы, на котором устанавливается неизменный профиль скорости, называется участком гидродинамической стабилизации или начальным у ч а с т к о м. При турбулентном режиме течение в пограничном слое у входного сечения трубы носит ламинарный характер, а затем переходит в турбулентное (рис. [c.173]

Это соотношение справедливо для любого режима течения, в том числе и для течения при наличии области перехода от ламинарного к турбулентному пограничному слою. Таким образом, для определения коэффициента сопротивления достаточно определить толщину потери импульса в конце пластины. Как показано выше, при ламинарном течении величина б определяется формулой [c.313]

Как отмечается в [2.46], экспериментальные данные по коэффициенту сопротивления сферических частиц в турбулентных потоках колеблются от значений, превышающих втрое значения, определяемые стандартной кривой, до значений, меньших в 100 раз. Физические причины влияния степени турбулентности на сопротивление частиц обусловлены изменением характера их обтекания. При большой степени турбулентности верхнее критическое число Re, которое соответствует резкому снижению сопротивления и переходу от ламинарного режима течения в пограничном слое к турбулентному (Re 10 —10 ), может уменьшаться, при этом коэффициент сопротивления становится меньше. При низкой степени турбулентности коэффициент сопротивления может оказаться несколько выше значений, определяемых по стандартной кривой, вследствие диссипации энергии в области следа. При уменьшении чисел Re влияние турбулентности набегающего потока становится меньше. [c.50]

В общем случае в начальной части трубы можно выделить пограничный слой с ламинарным, переходным и турбулентным режимами течения. Переход от ламинарного течения к турбулентному может-про-исходить в ядре потока и в пограничном слое не одновременно. Из опытов следует, что при ламинарном течении в пограничном слое движение в ядре потока может иметь ярко выраженный турбулентный характер. Чем больше степень турбулентности на входе в трубу, тем меньше длина ламинарного пограничного слоя [Л. 174]. [c.217]

Гертлера для переходного режима течения. Последний подразумевает переход от ламинарного течения в пограничном слое сопла к турбулентному в слое смешения сверхзвуковой струи, который может осуществляться за счет первоначального развития стационарных возмущений типа продольных вихрей Тейлора — Гертлера, с последующей турбулизацией течения в слое смешения. Показано существенное влияние шероховатости сопла на [c.190]

Следует отметить, что по мере движения потока вдоль поверхности стенки толщина пограничного слоя постепенно возрастает тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости. На небольших расстояниях от передней кромки стенки пограничный слой еще тонкий и течение жидкости в нем носит струйный ламинарный характер. Далее на некотором расстоянии в пограничном слое начинают возникать вихри и характер течения становится турбулентным (рис. 14.2, б). Эти вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, но в непосредственной, близости от поверхности стенки они затухают, и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой. Толщина пограничного слоя бдо р, сл зависит от расстояния л от передней кромки стенки, скорости движения потока и кинематической вязкости и = г/р. Переход к турбулентному режиму течения жидкости в пограничном слое определяется критическим значением числа Ке Р, на которое при продольном обтекании пластины основное влияние оказывают степень начальной турбулентности набегающего потока жидкости, а также шероховатость поверхности, интенсивность теплообмена поверхности с жидкостью и т. д. Поскольку сам переход от ламинарного режима течения к турбулентному в пограничном слое происходит не в точке, а на некотором участке, вводят два критических значения числа Рейнольдса. При этом Ке Р соответствует превращению ламинарного режима течения в переходный. В это время в пограничном слое начинают возникать первые вихри и пульсации, а Ке Р соответствует переходу к развитому турбулентному режиму течения. [c.225]

Re <3,5 10. В этом критическом диапазоне чисел Рейнольдса в пограничном слое начинается переход от ламинарного режима течения к турбулентному. Отрыв пограничного слоя возникает еще при ламинарном режиме течения, приблизительно в том же месте на лобовой стороне цилиндра, что и при меньших числах Re. За этим отрывом следуют смена режи.ма течения и второй, уже турбулентный ( пузырчатый ) отрыв на кормовой стороне цилиндра. Регулярность и определенность отрыва пограничного слоя меньше, чем при меньших и больших числах Рейнольдса. Донное давление резко повышается, а зона действия отрыва сужается ( =110- 120 ", рис. 10-3, г). В результате при Re 3=5-10 происходит указанное выше скачкообразное кризисное снижение лобового сопротивления цилиндра. Для шара такое кризисное сопротивление соответствует Re j=3 10 [c.472]

Сводный график коэффициентов лобового сопротивления шара в широком диапазоне чисел Рейнольдса был приведен на рис. 9-5. Форма этого графика очень похожа на форму графика для цилиндра, и четко прослеживаются три основных режима течения 1) ползущее движение 2) турбулентный след и ламинарный пограничный слой (рис. 15-11,а) 3) турбулентный след и турбулентный пограничный слой (рис. 15-11,6). Критическое число Рейнольдса для перехода в пограничном слое от ламинарного течения к турбулентному снова подвержено сильному влиянию шероховатости поверхности и турбулентности свободного потока. В практике гладкие сферы могут использоваться для сравнения уровней турбулентности свободного потока в различных аэродинамических и гидродинамических трубах. Связь между критическим числом Рейнольдса Re p и относительной [c.407]

На практике отрыв турбулентного потока является гораздо более важной проблемой по сравнению с отрывом ламинарного потока, поскольку вследствие увеличения числа Рейнольдса как при увеличении размеров тела, так и при увеличении скорости потока происходит переход от ламинарного режима течения к турбулентному. На переход влияют завихренность набегающего потока, градиент давления, шероховатость поверхности, кривизна тела, теплопередача и сжимаемость. Поток в диффузоре, как правило, турбулентный. Из предыдущей главы следует, что ламинарный поток имеет сильную тенденцию к отрыву, поэтому при ламинарном обтекании чрезвычайно трудно создать большую нагрузку на твердую поверхность при высокой эффективности. Однако турбулентный поток гораздо легче преодолевает положительный градиент давления из-за обмена количеством движения внутри пограничного слоя. Следовательно, для создания больших нагрузок поток должен быть турбулентным. [c.143]

Значение Re = 3 10 является верхним пределом для пограничного ламинарного слоя плоской пластины, значение Re яе8- 10 — нижним пределом. При создании более сильных возмущений в потоке нижний предел перехода от одного режима к другому можно несколько снизить. Для практических условий можно считать, что при Re >5-10 движение в пограничном слое происходит при турбулентном режиме. При течении жидкости внутри трубы критическое число Рейнольдса примерно постоянно и равно 2 300 [Л. 3-1]. [c.192]

Как уже отмечалось в предыдущей главе, переход от ламинарного режима течения к турбулентному происходит при некотором критическом числе Рейнольдса много больше единицы, причем конкретное значение этого числа зависит от конфигурации тел. Кроме того, при заданной конфигурации критическое число Рейнольдса сильно зависит от амплитуд начальных возмущений в набегающем потоке жидкости чем больше этн амплитуды, тем больше критическое число Рейнольдса. Все это влияет и на структуру пограничных слоев, примыкающих к ламинарным и турбулентным потокам. [c.135]

Как отмечалось выше, достаточная точность измерения скорости метаболизма в сочетании с прямым измерением соответствующих параметров, а именно массы рыбы, длины скорости плавания, частоты и длины волны биений ее хвоста не только позволила нам выполнить исследование подобия но также дает ценную информацию о коэффициенте сопро тивления. Эта информация, как оказывается, содержит кос венные сведения как о виде функциональной зависимости коэффициента сопротивления Со от числа Рейнольдса Re, так и о порядке его величины. Это в свою очередь может пролить свет на то, происходит ли в пограничном слое переход от ламинарного режима течения к турбулентному и возможен ли отрыв потока в режиме неустановившегося течения. Получение такой информации прямыми измерениями [c.107]

Вдув или отсос через стенку оказывает большое влияние на параметры пограничного слоя и переход от ламинарного режима течения к турбулентному. На сильно охлажденной стенке влияние градиентов давления уменьшается, так как плотность газа вблизи стенки намного больше плотности газа на внешней границе пограничного слоя, и поэтому влияние одного и того же градиента давления на плотный будет меньше. Вторичное течение, как было показано выше, по мере охлаждения стенки уменьшается. Влияние слабого вдува на компоненты трения и толщину пограничного слоя в сжимаемом газе в общем аналогично влиянию вдува в несжимаемой жидкости. Влияние вдува на коэффициент теплопередачи и профили энтальпии или температуры является более существенным. С увеличением вдува вблизи стенки появляется область, в которой энтальпия или температура близка к энтальпии или температуре стенки. Коэффициент теплопередачи сильно убывает с величиной вдува. Изменение числа Nu/1/Re в о раз быстрее, чем компоненты касательного трения на стенке if]/Re. [c.272]

Переход от ламинарного режима к турбулентному происходит в диапазоне Сг -Рг = 10 . .. 6-10 , определяющим так называемую переходную область. При турбулентном режиме течения коэффициент теплоотдачи а (х) практически не из.меняется по высоте поверхности, так как вместе с ростом толщины пограничного слоя увеличивается интенсивность турбулентного переноса. В области перехода коэффициент теплоотдачи может изменяться от минимального значения, характерного для ламинарного режима, до максимального, соответствующего турбулентному режиму. [c.198]

Хотя установлено, что потери на трение в ламинарном пограничном слое не зависят от шероховатости поверхности, результаты исследования компрессорных решеток [11.42] показывают, что шероховатость все же может приводить к увеличению толщины потери импульса как в ламинарном, так и в турбулентном пограничном слое. Шероховатость поверхности наиболее существенно влияет на процесс ламинарно-турбулентного перехода и в определенных условиях при турбулентном режиме течения оказывает сильное влияние на коэффициент трения. [c.337]

Распределение параметров жидкости в пограничном слое, а также трение и теплопередача к обтекаемой поверхности существенно зависят от режима течения, поэтому важной практической задачей является определение положения точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный. [c.340]

Существенным обстоятельством, ограничивающим широкое использование уравнений Прандтля, является переход при определенных значениях Re в пределах пограничного слоя от слоистого, ламинарного течения к хаотическому, турбулентному режиму. Именно второй тип течения при больших Re, как правило, и имеет место. Тогда необходимо либо вносить определенные коррективы в уравнения Прандтля, либо искать другие, более универсальные пути расчета характеристик пограничного слоя. [c.159]

Течения, где масштаб турбулентности много больше, чем характерная толш,ина пограничного слоя 5, имеют место, например, в пристеночных струях, в новом пограничном слое, который возникает вблизи точки присоединения потока к стенке за областью отрыва, и во многих других случаях. Однако особенно суш,ественно взаимодействие такого рода при описании перехода от ламинарного к турбулентному режиму течения в пограничном слое при наличии турбулентности в набегаюш,ем потоке. [c.455]

Кроме того, на величину Reup может влиять шероховатость поверхности пластины, интенсивность теплообмена и т. д. Сам переход от ламинарного к турбулентному режиму течения жидкости в пограничном слое, как показывают опытные данные, происходит не в точке, а на некотором участке, в связи с чем иногда вводят два [c.65]

Значительную неопределенность в расчет тепловой защиты сегментального аппарата вносит неточность определения теплового эффекта радиационного вдува, а также энтальпии разрушения /н, а в расчет защиты конического аппарата — положение точки перехода от ламинарного режима течения в пограничном слое к турбулентному. Последнее также связано с оценкой эффекта вдува, поскольку в турбулентном пограничном слое коэффициент вдува ут почти втрое меньше, чем в ламинарном 7л, а соотношение тепловых потоков к непроницаемой поверхности обратное от втрое выше од. В результате тепловой поток, подведенный к разрушающейся поверхности, оказывается в 7 раз выше при турбулентном режиме. При расчетах в работе [Л. 10-6] предполагалось, что критическое число Рейнольдса, рассчитанное по локальным параметрам набегающего потока, составляет Некр= 2,5-10 , однако за счет влияния различных факторов оно может снизиться до 0,1-10 . Первому из этих значений в период максимального нагрева соответствовал ламинарный режим течения на большей части конического аппарата, тогда как второму — турбулентный почти на всей поверхности, за исключением носового затупления. [c.307]

Производились измерения давления на стенке. Полное давление в потоке измерялось микронасадком, непрерывно перемещающемся по нормали к образующей. Сигнал давления преобразовывался малоинерционным индуктивным датчиком в электрический сигнал, фикси-эуемый на осциллографе. Тенлеровская картина обтекания фотографировалась. Экспериментальные исследования проводились при числе Маха невозмущенного потока М = 6. Число Рейнольдса, определенное по параметрам в невозмущенном потоке, изменялось в диапазоне К = 0.5 10 -г 2.5 10 . В качестве характерного размера принималась длина образующей конуса до точки сопряжения (100 мм). Для исследуемых моделей такой диапазон изменения чисел Рейнольдса соответствовал режимам перехода ламинарного течения в турбулентное либо в пределах зоны отрыва, либо вверх по потоку от точки отрыва. Режим течения в пограничном слое контролировался по коэффициенту восстановления температуры поверхности. [c.162]

Одним ИЗ важнейших факторов, влияющих на величину Квнр, а значит, и на положение точки перехода, является градиент давления. Как известно, при обтекании тел он может быть как положительным, так и отрицательным. В области отрицательных градиентов, т. е. в области ускоряющегося или конфузорного течения, пограничный слой чаще всего остается ламинарным, тогда как в области положительных градиентов (или диффузорного течения) обычно происходит переход к турбулентному режиму. При этом точка перехода располагается ниже точки минимума давлений, поэтому в первом приближении положение точки перехода на удобообтекаемых телах при отсутствии отрывов пограничного слоя можно определять по положению точки минимума давлений. Поскольку последнее зависит от формы профиля тела, можно в определенных пределах управлять положением точки перехода, изменяя надлежащим образом форму профиля. Это используется для снижения сопротивления трения тонких крыловых профилей. Дело в том, что трение, определяемое касательными напряжениями, в ламинарном слое гораздо меньше, чем в турбулентном. Выполняя профиль таким, чтобы его сечение с наибольшей толщиной, при- [c.362]

Известно, что градиент давления оказывает существенное влияние на характеристики пограничного слоя. В частности, при сильных отрицательных градиентах давления в турбулентном пограничном слое может произойти обратный переход от турбулентного режима течения к ламинарному (реламиниризация). [c.264]

Влияние нагрева на реламинаризацию в этом случае начиналось от А з 20= (И з = 0.1 кВт), при А з = 45° (0.25 кВт) у = 0.5, а перегрев АГз = 140° (0,65 кВт) приводю к 100% ламинаризации слоя. Нагревательный элемент 3 не только позволял осуществлять полную реламинаризацию турбулентного пограничного слоя в сечении X = 0.67 м при и = 16.4 м/с, но затем практически подавить все заметные возмущения в ламинарном пограничном слое. Это обеспечивало сохранение чисто ламинарного режима течения в точке х = 0.67 м при 1Уз = 0,9 кВт, ДГз = 180° вплоть до II = 18,5 м/с тогда как в холодном режиме /о = 12 м/с. Величина скорости конца области пере хода и при этом увеличивалась за счет нагрева (А з = 150°) от 16 до 23 м/с. Учитывая что в холодном режиме при и = 23 м/с ламинарно-турбулентный переход завершался в точке X = 0.2 м заключаем, что число Рейнольдса конца области перехода Ке за счет нагрева возрастало более чем в 3 раза от 0.31 10 до 1.05 10. Измерения харак теристик пограничного слоя вдоль пластины при работе нагревательного элемента 3 1Уз = 0.9 кВт, А/з = 210° показали смещение начала области перехода за счет нагрева из точки X = 0.33 м в точку х = 0.95 м, т.е. примерно трехкратное увеличение числа Ксц При перемещении зоны нагрева к передней кромке (нагреватели 2 и 1) эффект ламинаризации ослабевал. [c.38]

Степень турбулентности Ео определяет добавочные возмущения, которые действуют на пограничный слой со стороны его внешней границы. Чем больше значение Ес, тем меньше размеры переходной области и ниже критическое значение Re. Положение переходной области и ее размеры заметно меняются в зависимости от характера внешнего течения. Если скорость в направлении движения жидкости падает, а давление растет dp/dx>0), т. е. имеет место диффузор-ное течение, устойчивость ламинарного течения резко снижается и переход к турбулентному течению происходит при более низких значениях Re, чем в случае безградиентного течения. Наоборот, при конфузорном течении область перехода сдвигается в зону более высоких значений, Re и одновременно растет ее протяженность. Стабилизирующее влияние ускоряющихся потоков очень велико и объясняется резким увеличением сил трения в пристеночной области. При некоторых условиях под действием возрастающих вязких напряжений происходит не только расширение области ламинарного течения, но и полное гашение уже развившегося турбулентного режима. Внешнее течение при ламинарном пограничном слое характеризуется обычно безразмерным параметром следующего вида f=(dujdx) . Тогда для оценки величины Re Kp2 можно воспользоваться полуэмпирической формулой А. П. Мельникова, которая одновременно учитывает влияние обоих рассмотренных факторов [c.166]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...