Распределение скоростей при турбулентном течении в трубах

Из уравнения (4.58) следует, что распределение скоростей при турбулентном течении в трубах полностью определяется относительным положением рассматриваемого слоя и значением коэффициента гидравлического трения трубопровода, которое может быть найдено непосредственно из опытов или определено расчетом. [c.186]

Рис. 6.20. Универсальная зависимость распределения скоростей при турбулентном течении в гладких трубах

Экспериментально установлено, что закон распределения скорости при турбулентном течении жидкости в трубе можно пред- [c.134]

Экспериментально установлено, что закон распределения скорости при турбулентном течении жидкости в трубе можно представить как в форме логарифмической зависимости (24.66), так и степенной [c.281]

Обратимся теперь к эксперименту. Хорошее подтверждение универсальности зависимости (7.24) получено при обработке экспериментов с течением в трубах. Известно, что при турбулентном течении в трубах с разной шероховатостью стенок эпюры скоростей различны и соответственно различны касательные напряжения на стенках. Если перестроить опытные зависимости в координатах, диктуемых формулой (7.24), то они все совместятся в одну универсальную кривую распределения скоростей (за исключением области вязкого подслоя). Эта зависимость в данном случае оказывается весьма близкой к логарифмической. При аналогичной обработке измерений, проведенных с турбулентными слоями на пластинах (без градиента давления), опять получается универсальная зависимость, однако во внешней части слоя уклоняющаяся от логарифмической. [c.169]

Фиг. 193. Распределение скоростей по закону корня седьмой степени при турбулентном течении в трубе, парного течения произведи

II приводит к повышенному силовому воздействию на обтекаемые течением твердые тела. По этой же причине распределение средних скоростей при турбулентном течении жидкости в поперечном сечении трубы уже не подчиняется параболическому закону. [c.146]

Таким образом, из логарифмического закона распределения скоростей при турбулентном гладкостенном течении в трубах 166 [c.166]

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 рассмотрении процессов турбулентного течения в трубах особое внимание следует уделить струйкам жидкости, которые движутся непосредственно вблизи стенок. Как следует из анализа эпюры распределения скоростей (линия В на рис. 5.3, в), около стенок их значения невелики. Поэтому вдоль стенки образуется особый слой с низкими скоростями, который принято называть вязким подслоем. [c.52]

Этот закон распределения скорости не применим в подслое, так как там велико влияние вязкого трения, которое не учитывалось. Он также не применим далеко от стенки, так как по смыслу вывода ясно, что То полагалось постоянным, а стенка — бесконечно длинной. В действительности стенка имеет конечную длину, а касательное напряжение на стенке переменно. Однако вблизи от стенки распределение скоростей зависит в основном от местного значения касательного напряжения. И поэтому вблизи от стенки (в турбулентной части слоя) формула (7.18) должна давать правильный результат. Особенно точной формула (7.18) должна быть, например, при турбулентном течении в очень длинной трубе, так [c.166]

При стабилизированном турбулентном течении в трубах распределение местных осреднен-ных скоростей описывается полуэмпирическими или эмпирическими формулами. Наиболее известные из них [c.26]

На основании изложенного можно сделать заключение, что при турбулентном потоке распределение скорости по сечению трубы сильно отличается от распределения скорости для ламинарного потока. При турбулентном течении скорость резко изменяется только вблизи стенки и весьма мало в пределах основного ядра течения (см. фиг. 9. И), в связи с чем градиенты скорости при турбулентном движении в основной части потока гораздо меньше, чем при ламинарном, а у стенки, наоборот, больше. [c.237]

Значение этой постоянной (и ещё одной постоянной ниже в формуле (42,8)) получено из результатов измерений распределения скоростей вблизи стенок трубы при турбулентном течении в ней. [c.199]

В работе [571] проведены измерения распределения физических величин в суспензии. Из других методов исследования турбулентной взвеси при течении в трубах следует упомянуть методику регистрации диффузии одиночной частицы (разд. 2.8), оптические измерения [42, 656] и непосредственное измерение скорости частиц фотографическим методом [326]. В работе [571] измерено распре-де.чение скорости частиц и скорости скольжения при гидравлической транспортировке. [c.197]

При увеличении скорости течения жидкости в трубе возникают завихрения, которые нарушают ламинарное течение жидкости. Подкрашенная струя разрывается, и краска перемешивается в трубе (рис. 333, б). Такое течение называется турбулентным. При турбулентном течении падение давления в трубе резко возрастает — оно оказывается пропорциональным уже не скорости течения (закон Пуазейля), а квадрату скорости. Изменяется и распределение скоростей по сечению трубы. Скорости гораздо быстрее растут у края трубы и мало изменяются в средней части. Градиент скорости у стенок трубы оказывается очень большим. [c.553]

Обратим внимание на очевидные недостатки этого закона применительно к течению в трубе. При у — О и— — оо, что физически нереально. Следовательно, логарифмическая формула не может описывать распределение скоростей турбулентного потока в непосредственной близости от стенки,. Этого можно было ожидать, так как вблизи стенки существует вязкий подслой, течение в котором характеризуется значительным влиянием сил вязкости, и, следовательно, пренебрежение последними, лежащее в основе предыдущего вывода, недопустимо. [c.172]

Рассмотрим, в частности, течение в трубе кругового сечения измерения показывают, что поле осредненных скоростей турбулентного потока имеет упорядоченный характер, а именно осредненная скорость параллельна оси трубы и ее значения убывают от максимального на оси до нуля у стенки трубы. В то же время распределение осредненных скоростей турбулентного потока в поперечном сечении (рис. 86) существенно отличается от параболы распределения скоростей ламинарного потока. При турбулентном движении скорость в центральной части потока, называемой также ядром, характеризуется относительно малыми изменениями по сечению, по мере же приближения к стенкам трубы осредненная скорость быстро уменьшается, обращаясь на стенке в нуль. [c.148]

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]

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]

Опыт и общая теория показывают, что среднее давление вдоль оси неподвижной трубы как при ламинарном, так и при турбулентном движении распределено по линейному закону. Рассмотренное в предыдущем параграфе течение жидкости с параболическим профилем распределения скоростей по сечению круглой трубы имеет место только при ламинарных течениях при турбулентных течениях профиль распределения скоростей становится менее вытянутым, благодаря перемешиванию и обмену количеством движения поперек трубы средняя скорость ю оказывается почти постоянной по всему сечению трубы и только в узком слое около стенок трубы, благодаря прилипанию, скорость резко падает до нуля (см. рис. 87, б). [c.244]

Было замечено, что при турбулентном течении распределение скорости в сечении трубы приближенно можно описать степенной зависимостью ( о — скорость в центре, г — радиус трубы, у — расстояние от стенки) [c.175]

В этой главе мы получим некоторые простейшие решения для распределения скорости при установившемся ламинарном течении в гладких цилиндрических трубах, а затем проанализируем экспериментальные профили скорости при турбулентном течении в трубах. Изложение ведется в основном применительно к круглым трубам. Однако рассмотрены также каналы с другой формой по-неречного сечения, [c.75]

О1едовательно, А = 0,816. При ламинарном течении средняя скорость составляет, как мы знаем, всего 0,5 максимальной отсюда видно, что распределение скоростей при турбулентном течении значительно более равномерно, чем при ламинарном. Это иллюстрируется также на фиг. 194, на которой сопоставлено параболическое распределение скоростей а) по сечению трубы, соответствующее ламинарному движению, и распределение скоростей б), соответствующее турбулентному движению (при одинаковом в обоих случаях секундном расходе). Более выполненный профиль скоростей при турбулентном движении объясняется, как уже указывалось в предыдущем параграфе, интенсивным перемеши- [c.494]

Шр) отличается от отношения расходов Мр1Ма = та ), причем отношение масс всегда больше. При концентрациях частиц, реализуемых в данных экспериментах, скорость твердых частиц в центре трубы совпадает со скоростью газа при полностью развитом турбулентном течении в трубе. Однако в случае очень больших концентраций [8471 частицы намного отстают от газа. Интересно отметить, что в указанном диапазоне средних плотностей потоков массы твердых частиц (строка 3 табл. 4.1) распределения плотности потока массы (строки 5 и 6), концентрации (строки 8 и 9), равно как и скорости скольжения твердых частиц на стенке (строка 10), подобны. Однако это подобие обус.ловлено узким диапазоном изменения параметра турбулентной взвеси [7391 (строка 13), [c.188]

Таким образом, из логарифмического закона распределения скоростей при турбулентном гладкостенном течении в трубах получается логарифмическая зависимость для коэффициента гидравлического трения X. Как видно из этой зависимости, при данном режиме коэффициент X однозначно определяется числом Ре, что хорошо подтверждается многочисленными экспериментами. Это же следует и из графика Никурадзе (см. рис. 65). Кроме того, на рис. 78 приведены экспериментальные данные разных авторов по оси а бсцисс отложены значения lg (Реф ), а по оси ординат пух. Связь между этими величинами линейная и полностью подтверждает структуру формулы (6-52). Однако, согласно рекомендациям Никурадзе, для наилучшего совпадения с опытом в ней следует несколько изменить коэффициенты, записав [c.179]

Турбулентное течение Пуазейля. Как было показано в 6-5, при ламинарном течении между двумя параллельными неподвнх<ными стенками, вызванном перепадом давления в продольном направлении, имеет место параболическое распределение скорости. Двумерное турбулентное течение исследовалось в широких прямоугольных трубах, где вторичные течения, связанные с наличием углов, образуются у боковых стенок, как показано схематически на рис. 13-3. [c.306]

Рис. 20.22. Универсальный закон распределения скоростей (пристеночный закон) при турбулентном течении в гладких и шероховатых трубах. По Н. Шольцу [ ]. Кривая (I) — гладкая труба, ламинарный подслой, Ф = Т1 кривая (2) — гладкая труба, турбулентное течение, формула (20.14) кривые (5) — шероховатая труба, формула (20.33а), в которой величина Вх определяется формулой (20.336).

При равномерном распределении скоростей по сечению к = 1 при турбулентном течении в цилиндрической трубе k i =1,02- 1,03 при ламинарном — к = Р/з для сужающих устройств с учетом шероховатости принимается к =l,l-i-l,12, а = 1.01 [72]. Из уравнения неразрывности потока (ptiyS),- = onst при р = onst имеем [c.328]

Исходя из уравнения (ХИЛ4) Прандтль нашел закон распределения скоростей по живому течению трубы. Из опытов известно, что при турбулентном дв1жении основной перепад скорости происходит в узкой области, расположенной у самой стенки. Для этой области Прандтль принимает два допущения [c.182]

Расчет теплообмена при турбулентном течении жидкости по трубе постоянного сечения сводится к интегрированию уравнения переноса теплоты, а при q onst — к вычислению интегралов, составляющих правую часть выражения (12.37) при известном распределении скорости. Этот расчет, будучи в принципе достаточно простым, приводит, однако, к громоздкому выражению для Nu поэтому ограничимся здесь оценкой значения Nu. [c.461]

Указанное характерное распределение скоростей по поперечному сечению потока наступает не сразу по входе потока в трубу. Всегда имеется начальный участок, в пределах которого происходит стабилизация движения. На этом так называемом участке f и д р о д и н а-мической стабилизации меняется характер потока (профиля скоростей). Так, например, при ламинарном течении жидкости (Re < 2200) во входном сечении на поверхности трубы образуется динамический пограничный слой, толщина которого увеличивается по мере удаления потока от входного сечения. В дальнейшем ламинарные пограни шые слои смыкаются и течение приобретает ламинарный стабилизированный характер (рис. 27.2, а). При турбулентном течении жидкости (Re >10 ) вблизи входного сеченйя сначала образуется ламинарный пограничный слой, который затем переходит в турбулентный. В дальнейшем происходит смыкание турбулентных пограничных слоев и течение приобретает турбулентный стабилизированный характер (рис. 27.2, б). [c.337]

Стабилизированное течение наступает после слияния пограничных слоев, возникающих в начальном участке трубы, и для изотермических условий характеризуется автомодельным распределением всех параметров по длине трубы. При стабилизированном изотермическом турбулентном течении несжимаемой жидкости распределение скоростей по радиусу трубы достаточно хорошо описывается формулой (1-10-2), Объясняется это тем, что течение в трубе конфузорное со сравнительно малым значением формпара-метра f. Падение давления в трубе определяется формулой [c.170]

В работах [4, 5] было исследовано влияние излучения на теплообмен при течении Куэтта излучающей и поглощающей жидкости, а в [6, 7] рассмотрено течение пробки излучающего и поглощающего газа в канале и полностью термически развитое ламинарное течение между двумя параллельными диффузно излучающими и диффузно отражающими изотермическими бесконечными пластинами. Автор работ [8, 9] исследовал влияние излучения на характеристики ламинарного течения излучающей и поглощающей жидкости с постоянными свойствами при параболическом профиле скорости между двумя параллельными пластинами и в трубе. Течение пробки газа между двумя параллельными пластинами исследовалось в [10] при этом для решения радиационной ча сти задачи было использовано приближение Шустера — Шварцшильда. Исследованию теплообмена на тепловом начальном участке при течении излучающей и поглощающей жидкости в трубе в приближении серого и несерого газа при параболическом профиле скорости посвящены работы [И, 12]. Авторы [13, 14] исследовали теплообмен при турбулентном течении излучающего и поглощающего серого газа в трубе в условиях, когда газ является оптически тонким, а в работе [15] приведены экспериментальные и теоретические результаты по теплообмену при полностью развитом течении несерого излучающего газа в трубе. Задача нахождения распределения температуры на тепловом начальном участке для ламинарного течения в трубе была решена в общем виде методом [c.581]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...