Турбулентный пограничный слой. Турбулентные струи

Турбулентный пограничный слой. Турбулентные струи [c.324]

Особенностью свободной затопленной струи при турбулентном режиме течения является ее турбулентное перемешивание с окружающей неподвижной средой. По мере продвижения вперед струя увлекает за собой все большую массу неподвижной среды, которая тормозит течение на границе струи. В результате подторможенные частицы струи вместе с увлеченными ими частицами окружающей среды (присоединенной массой) образуют турбулентный пограничный слой, толщина которого по мере удаления от начального сечения непрерывно возрастает. При этом происходит непрерывное сужение центрального ядра струи (ядра постоянных скоростей) до полного ее исчезновения, а пограничный слой распространяется на все сечение струи. Таким образом, размывание струи сопровождается не только ее расширением, но и уменьшением скорости по оси (рис. 1.46). [c.49]

Уравнение турбулентного пограничного слоя для осесимметричной газовой струи имеет следующий вид [9] [c.59]

На поверхности тангенциального разрыва в связи с ее неустойчивостью возникают вихри, беспорядочно движущиеся вдоль и поперек потока вследствие этого между соседними струями происходит обмен конечными массами (молями) вещества, т. е. поперечный перенос количества движения, тепла и примесей. В результате на границе двух струй формируется область конечной толщины с непрерывным распределением скорости, температуры и концентрации примеси эта область называется струйным турбулентным пограничным слоем. При очень малых значениях числа Рейнольдса струйный пограничный слой может быть ламинарным, но на этом сравнительно редком случае течения мы не останавливаемся. [c.361]

Заметим, что все вышеприведенные расчеты выполнены без учета нарастания пограничного слоя на обтекаемых поверхностях. Влияние пограничного слоя может быть учтено введением поправки в контур тела на толщину вытеснения б. Для этого необходимо применить какой-либо численный или интегральный метод расчета ламинарного или турбулентного пограничного слоя (гл. VI) совместно с изложенным выше методо<м сквозного счета. При наличии интенсивных скачков уплотнения в сверхзвуковом потоке возможен отрыв пограничного слоя (гл. VI, 6). Отрыв пограничного слоя приводит к картине течения в канале, существенно отличающейся от идеального расчета. Оставаясь в рамках приведенной выше методики расчета, можно попытаться в первом приближении учесть влияние отрыва на характеристики течения. С этой целью предлагается использовать зависимости для отношения давлений в зоне отрыва дг/ро и для длины отрывной зоны Ь/б (гл. VI, 6). При расчете течения методом сквозного счета от сечения, где начинается отрывная зона, как и в случае струи, на границе задается давление, равное давлению в зоне отрыва. Заметим также, что при расчете струи, вытекающей из сопла во внешний поток, возможно учесть влияние спутного потока, решая соответствующую задачу о взаимодействии двух сверхзвуковых потоков на границе струи. [c.293]

Процессы теплообмена при взаимодействии струй с преградами сложны и мало изучены. Поэтому здесь обсуждаются процессы только в пограничном слое (см. гл. 24), а не во всей области взаимодействия на преграде. Рассмотрен теплообмен в ламинарном и турбулентном пограничных слоях, которые возникают при [c.318]

Положение точки отрыва струи не является стабильным и зависит от характера движения невозмущенного потока. При Re > 2 10 отрыв турбулентного пограничного слоя происходит при ф = 120... 140°. При турбулентном режиме обтекание цилиндра улучшается и теплоотдача увеличивается. [c.186]

Основными источниками акустического шума являются выхлопная струя газотурбинного двигателя, пульсации давления в турбулентном пограничном слое, срыв потока и др. В отличие от других видов внешних воздействий (нагрузок), действующих на изделие, у акустических нагрузок есть особенности широкий спектр частот, изменяющихся от единиц герц до нескольких килогерц, случайный характер изменения во времени и в пространстве и др. [c.443]

Первый способ состоит в подавлении первичной неустойчивости для уменьшения частоты и интенсивности первичных струй и, следовательно, их вклада в перенос импульса и порождение турбулентности. Чтобы добиться этого, необходимо стабилизировать подслой и пристенную область на протяжении всей рассматриваемой поверхности. Видимо, это может быть достигнуто с помощью распределенного отсоса, который, как известно, представляет собой очень эффективный метод управления турбулентным пограничным слоем. [c.319]

Рис. 1, Схема положения цилиндра в плоской струе и модель турбулентного пограничного слоя.

Опыты по исследованию а-поля цилиндра в струе позволяют считать, что в определенной области струи точка отрыва пограничного слоя сдвинута далеко за миделево сечение. Этим оправдывается предпосылка, принятая при построении теоретической модели турбулентного пограничного слоя (рис. 1,а). [c.304]

В несколько упрощенном виде характер постепенной перестройки профиля скоростей по длине свободной турбулентной струи показан на рис. 5-3. По мере удаления от выходного сечения сопла газовый поток постепенно деформируется. Это выражается в том, что невозмущенное турбулентное ядро струи, где профиль скоростей можно считать плоским, суживается, тогда как окружающий ядро турбулентный пограничный слой, где скорости монотонно падают до нуля, непрерывно расширяется. На расстоянии /нач от среза сопла пограничный слой распространяется на все сечение струи, т. е. начинается падение скорости в центре струи. Длину начального участка (ядра струи) /нач можно считать равной kdo, где do — диаметр выходного сечения сопла, [c.73]

Существует много методов решения этой задачи, которые хотя н приводят к различным формулам, но дают практически совпадающие окончательные результаты. Рассмотрим метод, основанный на задании трения полиномиальной зависимостью. Этот способ аналогичен методу К. К. Федяевского для расчета турбулентного пограничного слоя (см. разд. 7.4). В теории струй и следов он применен А. С. Гиневским [4]. [c.191]

Реакция начального участка круглой турбулентной струи на продольные монохроматические акустические возмущения различной частоты впервые исследована в работе [1.30] для струи с числом Re = 10 при начальном турбулентном пограничном слое. На рис. 1.8 показана полученная в работе амплитудная характеристика - зависимость среднеквадратичной величины пульсаций скорости в точке x/d = 4 , г/d = О от интенсивности акустических пульсаций скорости на срезе сопла us при разных числах Струхаля Sta, определенных по частоте fs воздействующего звука. При малых уровнях возбуждения основной сигнал линейно зависит от уровня возбуждения иа при всех Sts. Возникающая вследствие нелинейности гармоника замедляет рост основного колебания. Колебание с St = 0,3 является предпочтительным в том смысле, что оно может достигать наибольшей из возможных амплитуд, поскольку при этом числе Струхаля в наименьшей степени генерируется гармоника. [c.20]

Полагая здесь Ste = 0,017, St = 0,3 и d/Oo < 150, получим fi/f 8 < < 2 , т.е. в пределах начального участка струи может произойти 3—4 попарных слияний кольцевых вихрей. Если в начальном участке круглой струи с начальным ламинарным пограничным слоем реализуется 3-4 спаривания вихрей, то при начальном турбулентном пограничном слое - только 1-2 спаривания. [c.24]

Что касается местоположения основных источников шума в струе, вернее, в ее начальном участке, то по этому поводу нет единого мнения. Согласно одной точке зрения [1.40], основные источники шума струи расположены в местах спаривания кольцевых вихрей. Такая точка зрения как будто подтверждается измерениями [1.51], показавшими, что струи с начальным ламинарным пограничным слоем в выходном сечении сопла при Мо < 0,45 шумят несколько сильнее по сравнению со струями с начальным турбулентным пограничным слоем, поскольку в первом случае реализуется большее число попарных слияний кольцевых вихрей. [c.34]

Из представленных на рис. 2.16 зависимостей u/u = ipi(Sta,a o/ ) в точке x/d = 8 для трех вариантов сопла наблюдается как интенсификация (Sts = 0,2 - 1,5), так и ослабление (St = 1,5-6) перемешивания независимо от режима течения в начальном пограничном слое [2.13]. Реализация эффекта ослабления перемешивания в струе при больших числах St была также подтверждена в работе [2.62] для случая начального турбулентного пограничного слоя (при St = 1,5 - 3, Мо = 0,15, L = 130 дБ). [c.61]

Рассмотрим результаты экспериментального исследования влияния продольного акустического возбуждения турбулентной струи при различной степени начальной турбулентности потока [2.62]. Схема сопла, акустических излучателей и турбулизирующих сеток показана на рис. 2.18. На рис. 2.19 показаны профили скорости и интенсивности турбулентности в выходном сечении сопла при о = 1Д5 0,5 3 и 5%. Эксперименты выполнены при числах Маха Мо = 0,05 - 0,35, начальном ламинарном пограничном слое Я и 2,4, о = 1,15%) и начальном турбулентном пограничном слое (Я и 1,6, о = 0,15 - 5%). На рис. 2.20 приведены зависимости u/u- = = Fi(St5, -o) для чисел Маха Мо = 0,15 и 0,3 при x/d = 9 и уровне возбуждения L = 130 дБ. [c.63]

Это утверждение подвергается сомнению в [2.34] на том основании, что тогда уровни пульсаций на оси струи при акустическом возбуждении должны принимать некоторое промежуточное значение между крайними значениями, соответствующими начальным ламинарному и турбулентному пограничным слоям без возбуждения как следует из эксперимента [2.17], это не имеет места. [c.81]

Если давление насыщенных паров Р в кавитационных пузырьках меньше давления P низконапорной среды, то под действием разности этих давлений происходит схлопывание - коллапс пузырьков и каверн кавитационной области. Под действием давления Р,. низконапорная среда занимает объем этих кавитационных пузырьков и каверн. Низконапорная среда, проникая из окружающего пространства в потенциальное ядро струи, состояпще из высоконапорной кавитирующей жидкости, образует вместе с последней турбулентный пограничный слой струйного течения. Таким образом, данное струйное течение состоит из потенциального ядра кавитирующей жидкости и турбулентного пограничного слоя, содержащего смесь низконапорной и высоконапорной сред. После полного замещения низконапорной средой паровой фазы в пузырьках и кавернах кавитационного потенциального ядра струйное течение, начиная от сечения 0-0 (см. рис. 5.1, б), приобретает структуру свободной турбулентной струи, параметры которой за сечением 0-0 рассчитываются по методу в гл. 4, а процесс эжекции низконапорной среды кавиз ирующей жидкость описывается следуюпщй системой уравнений, в которую входят уравнения [c.148]

Слой, в котором происходит перемешивание основной массы струи и окружающей ее неподвижной массы, называют турбулентным сл(зем. Сле.швательно, турбулентный пограничный слой струи вызывает иодторма-живаине частиц струн и увлечение струей частиц окружающей жидкости. [c.111]

Считают, что внешние границы струйного турбулентного пограничного слоя очерчены прямыми линиями, проходящими через кромки насадка. Точка О нересечения этих прямых называется полюсом струи. [c.402]

Для того чтобы обсудить возможность применения предлагаемой теории к проблеме управления турбулентным пограничным слоем, полезно рассмотреть схематическую диаграмму энергии потока, показанную на фиг, 16, а. Предложенная модель иристен-ной турбулентности предполагает, что основная энергия, яв.1[яю-щаяся источником движения системы (т. е. градиент давления в случае течения в трубе и кинетическая энергия осредненного движения в случае течения в пограничном слое), передается сначала упорядоченному крупномасштабному низкочастотному нестационарному движению (первичному движению), которое может быть отнесено к классическому случаю движения крупных вихрей. Это первичное движение включает носледовательность согласованных и быстрых, подобных струям, выбросов, которые порождаются локальной неустойчивостью в структуре подслоя. Движение менаду последовательными выбросами определяется вязкими напряжениями и характеризуется медленным возвращением потока к стенке. Первичное движение нельзя считать турбулентным в общепринятом смысле этого слова. Скорее оно ближе к хорошо известной фор- [c.317]

Опытные данные по коэффициенту перемежаемости получены в [Л. 216]. При измерении турбулентности во внешней части слоя замечено, что с приближением к границе слоя движение в одной и той же точке попеременно становится то турбулентным, то нетурбулент-пым. При таком двойственном характере движения, наблюдаемом также при движениях в следе и струе, проявляется нерегулярность отчетливо очерченной границы между турбулентным пограничным слоем и невозмущенным потоком. Наблюдаемая резкая граница между турбулентным и нетурбулентным движениями не является границей пограничного слоя. Коэффициент перемежаемости у характеризует нерегулярность внешней границы турбулентного пограничного слоя. Оп представляет собой отношение части времени, когда течение в рассматриваемой точке турбулентно, ко всему времени наблюдения. [c.214]

В настоящей работе приводятся решения некоторых задач о гетерогенном каталитическом горении на поверхности тела (пластина, конус), омываемого безграничным или струйным ламинарным потоком газа малой или большой скорости. Для случая безграничной пластины обсуждается также решение для турбулентного пограничного слоя. Для движения газа с большой скоростью дается анализ картины перераспределения полной энергии для самого общего случая взаимонало-жения трех кинетических процессов — теплопроводности, внутреннего трения и диффузии. Даны постановка и решение новых задач о горении турбулентных струй неперемешанных газов (задачи о крае струи и о спутных потоках). При этом рассмотрение ведется для случая конечной скорости реакции. [c.158]

При решении наряду с принятым ранее допущением о протекании-реакции на математической поверхности предполагается, что фронт пламени является поверхностью слабого разрыва, а также используются предположение об универсальности полей ри% риСрАТ, риАС в сильно неизотермг1ческих струях [Л.17] и основанное на этом преобразование уравнений турбулентного пограничного слоя сжимаемого газа путем перехода к новым переменным [c.162]

В работе [2.17] выяснены условия реализации эффекта ослабления перемешивания в начальном участке турбулентной струи при начальных ламинарном и турбулентном пограничных слоях и различных уровнях поперечного акустического возбуждения. Основные параметры экспериментальной установки d — 150 мм, uq = 18 м/с, L = 95 -130 дБ, Re = = 1,89 10 , Stj = 4,17. Начальный пограничный слой на срезе сопла был ламинарным (формпараметр Н = 2,44) при установке проволочного тур-булизатора в сопле был получен турбулентный пограничный слой на срезе сопла (формпараметр Н = 1,54). [c.62]

На рис.2.17 представлены зависимости и/и и и /и на оси струи от уровня звукового давления L в сечениях x/d = 2 и 6 при ламинарном и турбулентном пограничных слоях на срезе сопла. Видно, что при начальном ламинарном пограничном слое в обоих сечениях акустическое облучение при St = 4,17nL > 115 дБ приводит к заметному снижению пульсаций скорости на оси струи (на 15 - 18%) при начальном турбулентном пограничном слое аналогичное снижение достигается только при L = 120 - 130 дБ. При L = 130 дБ и начальном турбулентном пограничном слое и и = 0,82-0,88, u/u = 1,06. На основании полученных результатов можно сделать следующий вывод. Ослабление перемешивания в струе при ее высокочастотном акустическом возбуждении, т.е. частичное подавление турбулентности, реализуется независимо от режима течения в [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...