Эпюры скоростей в турбулентном потоке

ЭПЮРЫ СКОРОСТЕЙ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ [c.82]

Коэффициент неравномерности 2и в первом приближении при равномерном распределении скоростей на выходе струи принимается =1 и при обычной форме эпюры скоростей напорного турбулентного потока Я2и 0,7ч-0,8. [c.343]

При турбулентном режиме на входном участке трубопроводов происходят дополнительные потери напора, зависящие от формирования эпюры скорости. Однако величина дополнительных потерь из-за более полного профиля скорости в турбулентном потоке значительно меньше, чем при ламинарном режиме. Пользуясь обычными зависимостями [c.132]

Характер эпюры скорости около стенки качественно соответствует результатам измерений мгновенных значений средней скорости в турбулентном потоке для тракта с наложенными гармоническими колебаниями [7]. [c.111]

Рис. 2.23. Эпюры вариации скорости в турбулентном потоке

На рис. 92 показана типичная эпюра осредненных скоростей по сечению трубы, полученная путем измерения скоростей трубкой Пито — Прандтля в турбулентном потоке. Для сравнения штриховой линией показано распределение скоростей при ламинарном течении по формуле (180). Выравниванию осредненной скорости содействуют поперечные перемещения частиц жидкости. Скорости незначительно изменяются в основной толще потока, но резко уменьшаются вблизи стенки. Средняя скорость течения составляет приблизительно 0,8 максимальной против 0,5 при ламинарном течении. [c.157]

При ламинарном изотермическом течении жидкости внутри технически гладкой трубы устанавливается параболический профиль скоростей. При турбулентном потоке распределение скорости по поперечному сечению имеет иной характер. Максимальный градиент скорости относится к ламинарному подслою, а в ядре потока эпюра скоростей имеет пологий характер усеченной параболы (рис. 2.37). [c.182]

Характерные изменения претерпевает эпюра скоростей в пограничном слое на спинке профиля (рис. 3.9,а). Наиболее полный профиль скорости отвечает перегретому пару (Я о = 0,965 Д7 о = = 36К), а наименее полный — сухому насыщенному (/г о=0). При малой степени начальной влажности ( so=I,01 yпрофиля скорости увеличивается, а далее, с ростом начальной влажности, вновь снижается. Такую деформацию профиля скорости нетрудно объяснить эффектами воздействия конденсационной турбулентности на пограничный слой. Следует особо подчеркнуть, что характеристики пограничного слоя получены при значительной степени турбулентности потока перед решеткой [c.85]

Распределение средней скорости на некотором расстоянии от стенки. Плодотворность гипотезы о подобии эпюр скоростей в ламинарных пограничных слоях указывает на желательность соответствующей гипотезы для турбулентных потоков. Теория [c.321]

На рис. 5-6 показано изменение профиля скоростей в трубе в зависимости от числа Ке для турбулентного режима. Здесь же нанесена эпюра скоростей для ламинарного потока в трубе. Сравнение кривых показывает, что профиль скоростей при турбулентном режиме значительно более полный, чем при ламинарном, причем с ростом числа Ке наполнение профиля увеличивается. [c.219]

Забегая несколько вперед, отметим, что в природе существует два принципиально отличающихся режима течения жидкости ламинарный и турбулентный. При ламинарном течении в трубах - 2, при турбулентном = 1,02...1,04. Это позволяет утверждать, что в турбулентном потоке скорости в поперечном сечении распределены существенно равномерней, чем в ламинарном (эпюра турбулентного потока более наполненная , ближе к прямоугольной по сравнению с эпюрой ламинарного потока). [c.82]

При развитом турбулентном режиме течения турбулентные напряжения в точках, лежащих за пределами пристенного подслоя, могут намного превосходить вязкостные напряжения. Поэтому приближенный расчет турбулентного течения в трубе можно построить на двухслойной модели, предполагая, что в пределах вязкого подслоя течение ламинарное, а в центральной части потока (в турбулентном ядре) эпюра (профиль) усредненной скорости и закон сопротивления целиком определяются турбулентными напряжениями. Тогда, основываясь на одной из нолу-эмпирических теорий (например, на теории пути перемешивания Л. Прандтля), можно установить структуру расчетных зависимостей как для профиля скорости, так и для закона сопротивления. [c.157]

При переходе от ламинарного режима к турбулентному в результате соударений частиц жидкости скорости по сечению выравниваются и эпюра принимает вид, изображенный на рис. 4.3. В настоящее время нет теоретического обоснования закона распределения скоростей по сечению турбулентного потока. [c.37]

Отрывные течения и вихреобразования непосредственно за местным сопротивлением деформируют эпюру осредненных скоростей турбулентного потока несмотря на то, что средняя скорость течения в цилиндрической (призматической) трубе остается неизменной. Выравнивание эпюры осредненных скоростей до вида, характерного для равномерного турбулентного потока в длинной трубе, происходит на участке стабилизации потока, длина которого может быть достаточно значительной. [c.211]

Рассмотрим участок течения после внезапного расширения потока (рис. ПО). Непосредственно за вихревой зоной (сечение D—Ь), хотя поток занимает уже все сечение трубы, распределение скоростей в его толще весьма неравномерно. Стабилизация происходит лишь возле сечения 2—2, где эпюра осредненных скоростей принимает вид, нормальный для равномерного турбулентного потока. Несмотря на [c.211]

На рис. 4-14,6 показана схема модели Рейнольдса - Буссинеска, которая характеризуется отсутствием турбулентного обмена (и, = 0) для такой схемы мы должны получить упомянутую выше искаженную эпюру скоростей № 2 однако, вводя в эту схему вместо скоростей щ воображаемые касательные напряжения (соответствующей величины), мы можем исправить искаженную эпюру № 2 и получить вместо нее истинную эпюру № 1. Как видно, в действительном потоке (схема а) действуют только ньютоновские касательные напряжения т ( 4-3) в модели Рейнольдса — Буссинеска (схема б) вдоль поверхности 1—1 действуют касательные напряжения равные (т -I- т ). [c.149]

Соединение потоков (рис. 4-52). В этом случае получаем поверхность раздела а-Ь. Благодаря турбулентному перемешиванию ступенчатая эпюра скоростей, получающаяся в сечении АВ (эта эпюра на рисунке не показана), выравнивается на длине / и приобретает в сечении 2 — 2 нормальный вид. Через поверхность раздела а — Ь (в связи со сказанным в 3-16) должна передаваться удельная энергия АЕ. Между сечениями 1-1 и 2-2 могут возникать отрывы струи от стенки русла, в связи с чем будут появляться водоворотные области. [c.204]

В сечении 2 — 2 за прыжком эпюра осредненных скоростей и имеет вид, показанный на чертеже скорость и в верхней точке С живого сечения равна нулю вместе с тем придонные скорости в сечении 2-2 являются большими. Прыжок способствует резкому повышению пульсации актуальных скоростей и давлений в связи с этим за прыжком получаем поток, который характеризуется интенсивной турбулентностью. [c.325]

Как в случае ламинарного, так и в случае турбулентного движения стабилизация потока с характерным для этих режимов распределением скоростей по сечению наступает не сразу при входе потока в трубу. Во входном сечении трубы профиль скорости плоский, а эпюра имеет вид прямоугольника. Под действием сил трения образуется ламинарный пограничный слой, толщина которого растет по мере удаления от входного сечения и затем пограничные слои сливаются. При турбулентном режиме течения, при скоростях, соответствующих Re > 1-10, ламинарный слой разрушается и переходи в турбулентный пограничный слой с ламинарным подслоем. После смыкания пограничных слоев течение приобретает стабилизированный турбулентный характер (рис. 2.38). Начальный участок трубы, на котором устанавливается стаби- [c.182]

Расчеты и экспериментальное исследование пограничного слоя выполнены при различных режимах. При неблагоприятном распределении скоростей и = f (х) обнаружена возможность при изменении режима перемещения точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный вдоль контура лопатки. Так, на выпуклой поверхности лопаток (рис. 33) точка перехода на третьем режиме (Мз = 0,8 Rea = 1,87-10 ) согласно выполненным расчетам переместилась вверх по потоку на участок (х = = 0,5), где = 0. При других режимах, когда число Rej имело меньшее значение, точка перехода находилась за точкой минимума давлений (х = 0,83). Аналогичные результаты получены при исследовании пограничного слоя и на других лопатках, имеющих при заданных геометрических параметрах решетки в эпюре распределения скоростей и = /(х) участки, где = О, не только [c.74]

Как было показано в подразд. 5.2, при ламинарном течении эпюра распределения скоростей по сечению потока имеет параболический характер (линия А на рис. 5.3, в). При турбулентном течении из-за перемешивания струек и обмена частицами жидкости между соседними слоями происходит выравнивание скоростей в центральной части потока (линия В на рис. 5.3, в), а у стенки, наоборот, имеет место резкое изменение скоростей, причем более значительное, чем при ламинарном течении. В общем случае эпюра распределения скоростей при турбулентном течении напоминает прямоугольник (или трапецию), что характерно для идеальной жидкости (см. рис. 3.2, а). [c.51]

Турбулентный пограничный слой, благодаря интенсивному поперечному перемешиванию, имеет более полную эпюру скорости, чем ламинарный, т. е. обладает большим запасом кинетической энергии непосредственно вблизи стенки. Отсюда следует тот важный вывод, что турбулентный пограничный слой более устойчив в отношении отрыва. Другими словами, если ламинарный пограничный слой отрывается в некоторой точке, то турбулентный пограничный слой при сравнимых условиях либо оторвется в точке, лежащей ниже по потоку, либо вообще не оторвется. [c.182]

На начальных участках труб или каналов (см. 7.1) происходит изменение распределения кинематических параметров потока от начального их распределения (на входе) до распределения, соответствующего стабилизированному (или равномерному) движению. Распределение скоростей по живому сечению на входе близко к равномерному. На длине начального участка происходит изменение эпюры скоростей, которая асимптотически приближается к виду, характерному для полностью развитого (стабилизированного) данного режима движения. Как известно, плоская эпюра скоростей при стабилизированном ламинарном движении — парабола, а при стабилизированном турбулентном движении — логарифмическая кривая. Потери напора на начальных участках больше, чем на участках такой л<е длины данного трубопровода или русла, но при равномерном (стабилизированном) движении при ламинарном движении— приблизительно на (0,2ч-0,4)у 2 , а при турбулентном— приблизительно на (0,1- 1,5) v 2g в зависимости от интенсивности турбулентности на входе. [c.186]

Основываясь на изложенном, естественно предположить, что профиль кривых распределения температур в вертикально расположенном факеле должен быть симметричным относительно его оси (см. рис. 59). Это одинаково справедливо как для случая горения готовой горючей смеси, так и для случая горения газа в атмосфере воздуха. Уровень температур в пламени, очевидно, будет зависеть от теплотворности горючего газа, а также от физических параметров газа и воздуха и, конечно, от количества первичного воздуха в горючей смеси. При прочих равных условиях пламя предварительно подоготовленной горючей смеси будет наименьщих размеров и температура его будет наивысшей. По мере уменьшения содержания в смеси первичного воздуха объем и светимость пламени, а т кже его теплоотдача в окружающее пространство будут возрастать и, как следствие, будет снижаться температурный уровень факела. Профиль кривой распределения температур в поперечном сечении факела зависит от характера пламени (ламинарное и турбулентное). На рис. 67 показано распределение температур в простейшем случае (ламинарный факел) при сжигании готовой смеси. Кривая температур в этом случае в известной степени напоминает эпюру скоростей в ламинарном потоке. Профили температур для случаев горения в воздухе смеси газа с недостаточным количеством воздуха, а также при турбулентном характере струй будут носить более сложный характер. [c.129]

Формулами (14-14) — (14-25) решаются вопросы, относящиеся к исследованию поля скоростей турбулентного установквшегося и сформировавшегося движения в гладких трубопроводах сначала для заданного о, [формула (14-11)] определяем методом подбора V из (14-24), затем, вычислив Яе, находим из (14-23) после этого строим эпюру скоростей согласно (14-14), На фиг. 14-5, изображены эпюры скоростей для турбулентного потока в гладких трубах при разных значениях чисел Яв. [c.218]

Наличие перемешивания в турбулентном потоке и связанного с ним переноса количества движения из одного слоя жидкости в другой должно приводить к определенному выравниванию осредненных скоростей в различных точках живого сечения. При этом очевидно, что чем большей степенью турбулентности характеризуется дв1ижение жидкости (чем больше число Рейнольдса), тем больше проникновение частиц жидкости из одного слоя в другой и, следовательно, тем более выравненной должна быть эпюра скоростей. На рис. 9-1 схематически показана эпюра скоростей в круглой трубе при турбулентном режиме, подтверждаемая опытными данными. [c.82]

Выразив турбулентную вязкость А через р/ йТ11(1у (где I — длина пути перемешивания, характеризующая средний путь пробега частиц, обусловленный турбулентными пульсациями) и сделав ряд допущений, Прандтль и Карман получили уравнения, характеризующие закон распределения скоростей в ядре потока. На основании этих уравнений, а также результатов многочисленных экспериментальных исследований других ученых можно считать, что распределение скоростей в ядре потока происходит по логарифмическому или близкому к нему закону (см. участок эпюры скоростей вг на рис. 5.7, б). [c.79]

В пристенном слое трубы скорость V изменяется по закону квазитвердого вращения [39], причем максимальное значение скорости V устанавливается на внешней границе пристенного слоя. Таким образом, скорость V изменяется в тонком пристенном слое от нуля на стенке труб до максимального значения на внешней границе. С ростом числа Рейнольдса при заданном числе Ргм интенсивность закрутки уменьшается, а следовательно уменьшается и скорость V (см. рис. 1.6, 6). Поэтому в переходной области чисел Ее < Ю следует ожидать большей интенсивности тепломассообменных процессов. Составляющая вектора скорости w, направленная перпендикулярно большей стороне овального профиля трубы, также, как и составляющая скорости V достигает максимального значения на внешней границе пристенного слоя (см. рис. 1.6, б). При этом скорость И в подветренной части профиля направлена к стенке трубы, а в наветренной — от стенки. Такие эпюры скоростей в ячейках пучка витых труб свидетельствуют о наличии интенсивных обменных процессов между пристенным слоем и ядром потока благодаря конвекции. Изменение скоростей V и И в тонком пристенном слое от О до максимальных значений означает, что закрутка потока воздействует, прежде всего, на пристенную область течения, где за счет этого существенно повышается уровень турбулентности по сравнению с уровнем турбулентности в ядре потока пучка [39]. Этот эффект сказывается на увеличении коэффициента теплоотдачи в пучках витых труб, который возрастает в той же мере, что и коэффи- [c.45]

Закон дефицита скорости пограничного слоя, выраженный уравнением (255), — эмпирический закон, общепризнанный за хорошее совпадение эпюр скоростей в узком диапазоне чисел Рейнольдса, полученных в лабораториях. Таусенд указывал, что характеристики турбулентного потока во внешней части пограничного слоя медленно реагируют на изменение условий у стенки, так что эпюра средней скорости на некотором участке зависит от предыстории потока. Соответственно Таусенд предположил, что закон дефицита скорости может быть усовершенствован при учете зависимости эпюры скоростей от касательного напряжения у стенки на некотором участке выше по течению, т. е. [c.322]

В отличие от ламинарного потока, характеризующегося большой неравномерностью параболической эпюры скоростей (рис. 48) с отношением у/ы = 0,5, в турбулентном потоке, как показывают измерения, это отно- [c.60]

Интенсивное перемешивание слоев жидкости в гидравлическом прыжке, значительно превышающее интенсивность перемешивания в турбулентном потоке до прыжка и на сравнительно удаленном участке после прыжка, вызывает дробление крупных вихрей на более мелкие. Масштаб турбулентности в гидравлическом прыжке изменяется от внешнего масштаба, определяемо.го длиной пути перемешивания, до наиболее мелких масштабов, характеризуемых внутренним масштабом турбулентности, т. е. порядком тех расстояний, при которых делается существенным влияние вязкости. Переход от крупномасштабной к мелкомасштабной пульсации, начинающийся в зоне прыжка, полностью завершается за пределами гидравлического прыжка на после-прыжковом или, как иногда его называют, переходном участке /п.п. По исследованиям Т. Г. Войнича-Сяноженцкого, конец гидравлического прыжка определяется эпюрами скоростей, причем глубина в конце прыжка Л меньше глубины на послепрыжковом участке [c.324]

Для оценки распределителей Я. Т. Ненько ввел некоторый критерий длины, определенный в предположении одноразмерного установившегося движения вязкой несжимаемой жидкости с непрерывно убывающим вдоль пути расходом. Г. А. Петров уточнил выражение критерия длины распределителей круглого сечения, введя в него коэффициент кинетической энергии учитывающий влияние эпюры скоростей в начальном живом сечении потока. Однако этим не исчерпываются все особенности движения реального потока в дырчатых распределителях. Как уже указывалось, на потери пьезометрического напора по длине дырчатых распределителей оказывают влияние также прерывчатый отток струй через отверстия, убывание расхода вдоль пути потока и возникновение в нем вихревых сопротивлений, обусловленных взаимодействием транзитного потока с вытекающими турбулентными струями. [c.40]

Эпюра скоростей, характеризующая турбулентное течение в трубе, носит логарифмический характер и описывается выражением и , = = (ujn) п у + с, где с = onst — осредненная во времени локальная скорость потока щ=Уxjp — динамическая скорость к— постоянная Кармана п = 0,41 т — напряжения турбулентного трения. [c.76]

Наблюдения показывают, что при выходе струи из узкой части трубы образуется отрыв потока от стенок и пространство между струей и стенками заполняется вихрями. На некотором расстоянии /р струя полностью расширяется, но может иметь в сечении 2 2 резко неравномерную эпюру скорости, что обусловлено нарушением осесимметричности (искривлением) потока на участке /р. Эпюра скорости выравнивается на участке /ц, в конце которого (сечение 2-2) устанавливается распределение скоростей, характерное для стабилизированного турбулентного потока (например, логарифмическое). [c.171]

На участке до некоторого сечения В—В структура потока в пограничном слое соответствует ламинарному течению характерная эпюра скоростей на этом участке показана на рис. 5.8 (в сечении А—А). Правее сечения В—В устойчивость ламинарного течения нарушается, и оно постепенно переходит в турбулентное. Расстояние Хкр зависит главным образом от степени турбулентности невозмущенного потока и шероховатости твердой поверхности. Критерием перехода ламинарного режима в турбулентный принято считать число Рейнольдса Кекр = = UaoA кp/v. Порядок величины критического числа Рейнольдса находится в пределах 10 —10 . [c.244]

Зависимости для построения эпюры осредиениых скоростей в случае напорных круглых труб при турбулентном движении. Вопросу о распределении осредненных скоростей по живому сечению турбулентного потока посвящено большое количество теоретических и экспериментальных работ. [c.153]

При турбулентном режиме движения форма эпюры скоростей, а также коэффициент поля скоростей к — и Ищах зависит от Ке. Чем больше число Рейнольдса для потока в целом, т. е. чем интенсивнее происходят поперечные перемещения частиц, тем более выравниваются скорости по сечению и тем менее выпуклой становится кривая вг, а следовательно, тем выше будет коэффициент поля скоростей. В обычных для практики пределах Не к = 0,8-г- 0,87. [c.77]

Существует большое сходство между пуазейлевским движением в трубе (или движением между параллельными пластинами) и течением в пограничном слое. Похожи не только эпюры скоростей (при радиусе трубы или половине ширины канала, играющих роль толщины пограничного слоя), но и явление неустойчивости ламинарного потока и превращения его в турбулентный при превышении некоторых критических значений чисел Рейнольдса, ставшее хорошо известным для потоков в трубах после фундаментальных опытов Хагена и Рейнольдса. Когда пограничный слой делается турбулентным, беспорядочное движение масс жидкости охватывает все среднее движение и в результате обмен количеством движения между слоями, движущимися с разной скоростью на разном расстоянии от стенки, происходит с большей эффективностью, чем в ламинарном потоке. Этим объясняются большие сдвигающие усилия на стенке, а также тот факт, что при [c.285]

Жертвуя в какой-то мере простотой, мы можем значительно выиграть в удобстве применения, заменив неустаповившийся равномерный процесс свободной турбулентности установившимся неравномерным процессом два параллельных потока с различными скоростями вступают в контакт в данной точке, а не в данный момент времени. Можно допустить, что это происходит в конечной точке тонкой разделительной стенки (без сопротивления). Тогда упомянутая последовательность эпюр скоростей представится в виде кривых, размещенных на разных расстояниях от точки начального контакта (рис. 115). Иными словами, наиболее интенсивный сдвиг происходит в конечной точке стенки, распространение турбулентности, образовавшейся в этой зоне, является причиной того, что все больше и больше жидкости вовлекается в процесс перемешивания, и по мере вырождения турбулентности, сформировавшейся ранее, образуется турбулентность более крупного масштаба. Конфигурация потока будет, очевидно, меняться в зависимости от относительных величин двух скоростей граничным условием параллельных линий тока без взаимного сдвига на разграничивающей поверхности является равенство скоростей. [c.334]

Распределение скорости в следах. Для анализа распределения скорости в зоне установившегося течения в следе может быть снова использовано прандтлевское представление о длине пути перемешивания, выражающее распределение турбулентного сдвига. Ход исследования в основном тот же, что и для смешивающихся потоков, но с некоторыми изменениями. Например, допущение о подобии эпюр скоростей [уравнение (270)] переписывается на основе установленной зависимости b п Ud от х. Следуя указаниям Шлихтинга, для упрощения дальнейшего анализа вместо X и у используются безразмерные координаты х = = х/ СвЬо) и у =у (СвЬо) Критерий подобия записывается тогда так [c.351]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...