Расчет турбулентного пограничного слоя с градиентом давления

РАСЧЕТ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ С ГРАДИЕНТОМ ДАВЛЕНИЯ [c.374]

С. помощью интегрального уравнения импульсов мы получим два приближенных решения уравнения ламинарного пограничного слоя, в том числе для течения с продольным градиентом давления, а также проведем приближенный анализ турбулентного пограничного слоя. Затем мы рассмотрим методы расчета турбулентного пограничного слоя с градиентом давления. Полученные решения справедливы только при ускоренном движении жидкости. Теория динамического пограничного слоя [c.102]

Для применения этих методов необходимы, кроме эмпирических соотношений, полученных для простейших случаев течения, дополнительные экспериментальные данные. Поэтому при определении трения и теплообмена в условиях турбулентного пограничного слоя с продольным градиентом давления очень важное значение имеет наличие надежных экспериментальных результатов. В настоящее время опытные данные по турбулентным пограничным слоям с градиентом давления крайне ограничены. Все же интерес к турбулентному течению, как к важной физической задаче, возрастает по мере того, как трудности этой проблемы препятствуют удовлетворительному решению многих важных инженерных вопросов. Многочисленные работы по теории и методам расчета пограничного слоя в потоках с продольным градиентом давления распылены по многим советским и труднодоступным зарубежным изданиям, а выводы и ре- [c.5]

Следует заметить, что, несмотря на наличие большого количества работ по расчету турбулентного пограничного слоя, достаточно обоснованного метода его расчета при положительном градиенте давлений не существует. Это объясняется отсутствием замкнутой системы уравнений турбулентного движения. Ниже излагается также полуэмпирический метод расчета, разработанный автором с использованием опытных данных по исследованию турбулентного пограничного слоя при наличии положительного градиента давлений. [c.63]

Задачей расчета турбулентного пограничного слоя является определение его характеристик при заданном законе изменения скорости движения внешнего потока по координате х. Обычно определяют трение, тепловой поток и поток массы на обтекаемой поверхности как функции координаты х, изменение толщин и интегральных характеристик пограничного слоя в направлении течения. В потоках с положительным градиентом давления, кроме того, выясняют происходит или не происходит отрыв пограничного слоя, и если происходит, то в каком месте. [c.271]

Предложен метод расчета осесимметричного пограничного слоя при турбулентном течении воздуха с градиентом давления в условиях теплообмена. [c.359]

Применение интегрального уравнения количества движения в форме (2-39) для расчета турбулентного пограничного слоя в плоскопараллельном потоке с большими положительными градиентами давления (на набегающих поверхностях подъемных профилей, в диффузорах и др.) приводит к неудовлетворительным результатам. Такие пограничные слои характеризуются тем, что статическое давление на их внешней границе не равно статическому давлению на обтекаемой поверхности. Объяснение этому явлению дано в [Л. 170]. Показано, что в неравновесных пограничных слоях с сильными положительными градиентами давления нельзя пренебрегать нормальными турбулентными напряжениями. Они оказывают существенное влияние на выходные характеристики пограничного слоя. Чтобы учесть это влияние, необходимо правую 414 [c.414]

Тот факт, что уравнение (13-105) является обобщающим для всех рассматриваемых методов, указывает на возможность получения толщины потери импульса в турбулентном слое с градиентом давления из соответствующего выражения для турбулентного слоя без градиента давления при условии замены действительного расстояния X эквивалентным расстоянием X. При этом величина X должна быть вычислена по уравнению (13-106). Это означает, что отдельные методы могут отличаться друг от друга только выражением для толщины потери импульса на плоской пластине и видом функции Р М). За исключением метода А. Магера, во всех методах использованы эмпирические выражения для 0(М) на плоской пластине. При надлежащем выборе этой величины результаты расчета по отдельным методам могут отличаться только в меру различия аналитических выражений для функции Р(М). По существу показанные на рис. 13-11 значения 0(М) отражают выражения зависимости толщины потери импульса от числа Маха, принятые разными авторами для турбулентного пограничного слоя на плоской пластине. [c.504]

Простейший и в то же время практически очень важный случай турбулентного пограничного слоя мы имеем при продольном обтекании плоской пластины. С этим случаем мы встречаемся при вычислении сопротивления трения корабля, сопротивления крыла и фюзеляжа самолета, а также лопаток турбины или воздуходувки. Продольное обтекание плоской пластины характерно тем, что для него градиент давления вдоль стенки равен нулю, и поэтому скорость вне пограничного слоя остается постоянной. Правда, при обтекании только что перечисленных тел градиент давления не всегда равен нулю. Однако до тех пор, пока не возникает отрыва пограничного слоя, сопротивление трения во всех этих случаях, так же как и при ламинарном течении, мало отличается от сопротивления плоской пластины. Следовательно, закономерности пограничного слоя на плоской пластине являются основой для расчета сопротивления всех тел, у которых при обтекании не возникает резко выраженного отрыва. Распространение выводов, которые мы получим при изучении пограничного слоя без градиента давления, на пограничный [c.571]

Имеется много решений простейшей задачи турбулентного пограничного, слоя —расчета гидродинамических характеристик при обтекании плоской пластины потоком с постоянными физическими свойствами в отсутствие градиента давления, вдува и отсоса. Наиболее простое решение этой задачи можно получить, если использовать степенную форму универсального профиля скорости, а не более приемлемую в других отношениях логарифмическую. Уже отмечалось, что степенной профиль с показателем Vt вполне удовлетворительно аппроксимирует опытные данные в диапазоне у+ примерно от 30 до 500 при умеренных числах Рейнольдса. Если необходимы данные для больших значений у+, то используют другие показатели степени. Закон одной седьмой степени мы уже записывали ранее в виде [c.122]

Выяснению всех перечисленных вопросов и посвящена настоящая работа, которая представляет собой обобщение проведенных ранее исследований на тот случай, когда между телом и газом, движущимся с большими скоростями, существует теплообмен. В работе исследовано влияние поперечной кривизны поверхности на величину коэффициенгов сопротивления и теплопередачи продольно обтекаемого цилиндра (выпуклая поверхность) и начального участка слабо расширяющегося канала с нулевым градиентом давления (вогнутая поверхность). На основе проведенных расчетов построены графики, иллюстрирующие влияние поперечной кривизны выпуклой и вогнутой поверхностей на характеристики осесимметричного турбулентного пограничного слоя при различных значениях чисел Рейнольдса, Маха и температурного фактора. При этом принимается, что молекулярное число Прандтля, равно как и число Прандтля для турбулентного перемешивания, отличны от единицы и, кроме того, в рассматриваемом диапазоне изменений температуры коэффициенты вязкости и теплопроводности не зависят от давления, а теплоемкость газа при постоянном давлении есть величина постоянная. [c.206]

Для замыкания уравнений, описывающих осредненное движение в турбулентных потоках, в ряде работ используется дифференциальное уравнение баланса кинетической энергии турбулентности. В данной работе на основе этого соотношения получено дифференциальное уравнение для турбулентной вязкости. Проведены численные расчеты несжимаемых неавтомодельных турбулентных и переходных течений в следе, струе и пограничном слое, уточнены универсальные постоянные, входящие в уравнение для вязкости. Аналитическими и численными методами исследовано течение в следе и пограничном слое с большими продольными градиентами давления. Получены безразмерные критерии, определяющие характер воздействия градиента давления на осредненное течение и турбулентную вязкость. [c.547]

Уравнение (10-11 в), выражающее универсальное распределение скорости, получено для турбулентного движения вдоль плоской стенки (движение в канале), в котором учитываются только турбулентные касательные напряжения. Молекулярные касательные напряжения в расчете не учтены. При сравнительно больших числах Рейнольдса уравнение (10-11 в) выполняется хорошо не только в потоках над плоской поверхностью, но и в трубах, а также, как будет показано ниже, в пристеночной части турбулентного пограничного слоя в потоках с переменным продольным градиентом давления. [c.327]

В [Л. 215] разработан несложный приближенный метод расчета теплообмена в условиях турбулентного пограничного слоя при течении несжимаемой жидкости с отрицательным градиентом давления, включая определение коэффициентов теплообмена в критическом сечении сверхзвукового сопла. Метод основывается на решении интегральных уравнений количества движения и энергии. [c.436]

В [Л. 18] предложен приближенный метод расчета коэффициентов трения и теплообмена при плоскопараллельном турбулентном пограничном слое в сжимаемой жидкости с продольными градиентами скорости и температуры. Метод основывается на решении интегральных уравнений движения и тепловой энергии, допущении о возможности представления коэффициентов трения и теплообмена степенными функциями продольной координаты, а также на использовании опытных данных о влиянии на трение и теплообмен различных факторов, усложняющих перенос количества движения и тепла в пограничном слое. К числу таких факторов при обтекании газом тел с непроницаемой поверхностью относятся продольный градиент давления, сжимаемость газа и неизотермические условия движения. [c.492]

В потоках с турбулентным пограничным слоем на обтекаемой поверхности чисто аналитический расчет трения и конвективного теплообмена в настоящее время невозможен. Однако разработаны различные полуэмпи-рические методы, позволяющие с достаточной для практики точностью рассчитать поверхностное трение и теплообмен. В случае изотермического пограничного слоя в области существенных градиентов давления можно надежно рассчитать динамические характеристики турбулентного слоя и определить положение места отрыва. Меньше разработаны теория и методы расчета турбулентного пограничного слоя с градиентом давления в условиях интенсивного тепломассообмена и при больших скоростях движения газов. В некоторых случаях применение модифипированной аналогии Рейнольдса процессов переноса тепла и количества движения позволяет распространить полуэмпирические методы расчета изотермического пограничного слоя на расчет турбулентного пограничного слоя в условиях интенсивного теплообмена, влияния сжимаемости, поперечного потока массы и других факторов. [c.5]

В основе изложенного способа расчета Э. Труккенбродта лежит допущение, что распределение скоростей в пограничном слое описывается степенным законом. Более точные законы распределения скоростей в пограничном слое с градиентом давления выведены В. Шаблевским путем применения обобщенной гипотезы о пути перемешивания [ ], I ]. Другой способ расчета несжимаемого турбулентного пограничного слоя на гладкой и шероховатой стенке, также основанный на теореме импульсов и теореме энергии, недавно предложил И. Ротта [ ]. Уточнение, вносимое способом И. Ротты по сравнению со способом Э. Труккенбродта, в основном состоит в следующем в способе И. Ротты профиль скоростей в пограничном слое составляется из двух частей из части, близкой к стенке, и из внешней части, поэтому он может быть описан посредством не одного только формпараметра Hi2, но и посредством местного коэффициента трения с/. Способ расчета И. Ротты подробно изложен в практически удобной форме и с приложением большого числа трафаретов для записей в работе [ ]. [c.615]

Проведенный анализ показывает, что аналогия Рейнольдса е подтверждается при градиентном движении газа. Поэтому все аналитические методы расчета турбулентного пограничного -слоя, основанные на использовании аналогий Рейнольдса, в частности метод Л. Е. Калих-мана Л. 15], нельзя распространять на случай движения газа с существенными положительными градиентами давления. [c.359]

Предварительные замечания. В предыдущи.ч параграфах рассмотрены только некоторые методы расчета турбулентного пограничного слоя. Однако они представляют современное состояние наших знаний турбулентного течения с продольным градиентом давления. Другие методы не рассмотрены либо потому, что структурно они ие отличаются от рассмотренных, либо вследствие того, что большое количество мало обоснованных допущений и неоправданная громоздкость грасчетных формул существенно снижа.ют их практическую ценность. [c.446]

Методы расчета, предложенные в [Л. 155, 184, 222], основываются на преобразованном уравнении количества движения и полуэмнирическом методе расчета турбулентного пограничного слоя в несжимаемой жидкости, разработанном Е. К. Маскелем. В Л. 222] рассмотрено два случая обтекание газом теплоизолированной стенки и стенки с постоянной температурой. Расчетный метод [Л. 184] охватывает наиболее общий случай произвольный градиент давления во внешнем потоке и теплообмен на обтекаемой поверхности. [c.469]

Многообразие факторов, влияющих на процесс теплообмена в соплах, и недостаточно полное экспериментальное исследование этого процесса затрудняют построение единой методики расчета. Имеется несколько методов расчетной оценки теплоотдачи в соплах, более или менее полно отражающих специфику процессов теплообмена в этих условиях. Наиболее простой метод расчета предложен Бартцем. Он основан на теории турбулентного пограничного слоя и не учитывает влияния отрицательного градиента давления на развитие пограничного слоя. В соответствии с этим методом местный коэффициент теплоотдачи определяется уравнением [c.389]

Закон четвертой степени убывания добавочной вязкости при у О подтверждается известными опытными данными Дайслера и Хэнретти. Поскольку константы р и /и в формуле для полной вязкости получены для случая частного течения у плоской пластины, применение формул (1.86), (1.88), (1.90) для более общих случаев течений возможно при условии, если показана универсальность принятых констант. Были сопоставлены теоретические профили скорости с экспериментальными, полученными для течений со вдувом и отсосом на стенке, с продольным градиентом давления рассмотрены и сопоставлены с опытом расчеты других, более сложных течений. Удовлетворительное соответствие расчетных данных экспериментальным, полученное для различных течений, свидетельствует о достаточной универсальности принятых констант (1.90). Это дает основание использовать коэфкфициент полной вязкости для решения более общих задач турбулентного пограничного слоя. [c.48]

Если использовать степенной профиль скорости с показателем Л, то можно получить прстое решение уравнения движения турбулентного пограничного слоя при произвольном изменении скорости внешнего течения. В этом случае формнараметр Н сохраняет постоянное значение 1,29 и остается в силе уравнение (7-47). Такой метод расчета можно использовать лишь для течений с отрицательными градиентами давления (при движении жидкости с ускорением, например при истечении через сопла). При положительных градиентах давления он по суш,еству бесполезен. Для течений с положительными градиентами давления разработаны более точные методы расчета, но они связаны с громоздкими вычислениями, и здесь мы их рассматривать не будем. [c.124]

Ниже излагается теория турбулентного пограничного слоя сжимаемого газа, основанная на исследовании относительного изменения коэффициентов трения и теплоотдачи под влиянием неизотермичности потока, проницаемости стенки и градиента давления. Показано существование предельных законов трения и теплообмена, не зависящих от эмпирических констант турбулентности и каких-либо полуэмпириче-ских теорий турбулентности. Известный факт слабого влияния числа Рейнольдса на относительное изменение коэффициентов трения и теплоотдачи в связи с неизотермичностью и проницаемостью позволяет с хорошей степенью точности распространить предельные законы на турбулентные течения с конечными числами Re. В результате предлагаются относительно простые методы расчета трения и теплоо бмена, основанные на решении интегральных уравнений импульсов и энергии. [c.107]

Условием отрыва, как было сказано, является равенство нулю касательного напряжения на стенке. Отсюда следует, что для предсказания отрыва должна быть установлена достаточно точная связь между формой эпюры скоростей, продольным градиентом давления и касательным напряжением на стенке. Известно много критериев, служащих для определения точки отрыгза турбулентного пограничного слоя. В настоящее время оценка обычно производится по величине формпараметра Н (6.45), в котором интегрально учитывается связь между формой эпюры скоростей, градиентом давления и касательным напряжением на стенке [с помощью формул (6.42), (6.43), (6.46)). Расчеты по [c.183]

Произведенные по формуле (195) расчеты сопротивлений профилей в турбинной решетке показали удовлетворительное совпадение с непосредственно замеренными опытными величинами 2). Некоторые трудности, возникающие при расчете компрессорных решеток, связаны с наличием в такого типа решетках больших положительных градиентов давления и предотрывиых явлений, усложняющих применение упрощенной теории турбулентного пограничного слоя. [c.625]

А. П. Мельников, Турбулентное треиие иа крыле и его расчет с учетом влияния градиента давления. Труды Лениигр. ин-та инженеров гражд. возд. флота, вып. 19, 1939, а также Турбулентный пограничный слой крыла и его расчет. Труды ЛЕВА, вып. 5, 1944. [c.634]

В предлагаемой работе предпринята попытка обобщения разрозненны.х работ, посвященных исследованию трения и конвективного теплообмена в потоках жидкостей и газов с продольным градиентом давления. Рассматриваются установившиеся плоский и осесимметричный турбулентный и ламинарный пограничные слои, В книге уделено необходи.мое внимание изложению физических представлений, могущих послужить основой для изучения явлений более общего характера, а также рассмотрены методы рещения уравнений пограничного слоя при различных граничных условиях и полученные на этой основе расчетные методы определения выходных характеристик пограничного слоя. Дано сопоставление различных методов расчета ламинарного и турбулентного пограничных слоев. В необходимых случаях приводится критическая оценка разных методов расчета коэффициентов трения и теплообмена. Книга не претендует на исчерпывающую полноту изложения материалов по рассматриваемым вопросам. Она написана по результатам работ, опубликованных в печати. [c.6]

Экспериментально установлено, что ламинарный- пограничный слой на плоской пластине при отсутствии градиента давления ( ос = onst) устойчив при числах Re, , меньших приблизительно 8-10 , Если же степень турбулентности внешнего течения очень низка и поверхность пластины достаточно гладкая, то ламинарный пограничный слой может сохраняться даже при числах Re в несколько миллионов. В инженерных расчетах, если не имеется другой информации (а тут пока незаменимы надежные опытные данные, полученные в рабочих условиях), обычно принимают, что переход от ламинарного пограничного слоя к турбулентному происходит в диапазоне Re от 2-10 до 5-10 . Эти данные, как видно, довольно неопределенны. Они относятся к обтеканию гладких поверхностей потоками с достаточно высокой турбулентностью внешнего течения. [c.120]

Здесь 0 — начальная толщина пограничного слоя, а I — протяженность области, в которой действует градиент давления. Значения = 3( 0 и (7 = 0.5 соответствуют условиям экспериментального исследования, выполненного в работе [32]. Результаты расчета трения на стенке (7/ и толщины потери импульса в в области действия градиента сопоставлены на рис. 9 с опытными данными из работы [32]. Отметим, что при этом максимальные значения параметров К и Ар значительно превышали критические значения (6.1), между тем полной реламинаризации течения не наступило. Турбулентная вязкость г/, а формпараметр Н профиля скорости в полном соответствии с результатами экспериментов [32] не превысил значения 1.6. [c.560]

Смотреть страницы где упоминается термин Расчет турбулентного пограничного слоя с градиентом давления : [c.603] [c.752] [c.48] [c.320] [c.355] [c.144] [c.447] [c.465] [c.552] [c.558] [c.212] [c.783] [c.561] [c.252] [c.457] [c.462] [c.22] [c.553] [c.553]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...