Трение и теплоотдача в турбулентном пограничном слое

ТРЕНИЕ И ТЕПЛООТДАЧА В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ [c.138]

Для вычисления коэффициентов трения локального f или среднего f , коэффициентов восстановления rjr и теплоотдачи а в турбулентном пограничном слое сжимаемой жидкости следует использовать формулы, полученные для несжимаемой жидкости в предположении постоянства ее физических констант [c.223]

Гидродинамическая теория теплообмена. В настоящем параграфе, как уже говорилось выше, искомая величина для расчета теплоотдачи а (18.4) будет определяться по известной величине коэффициента трения f (24.19) (определяется из решения уравнения движения). Покажем, как находят связь между коэффициентами теплоотдачи а и трения f в турбулентном пограничном слое. [c.283]

В настоящее время разработаны и успешно применяются численные методы-решения многих теплофизических задач расчет температурного состояния-твердых тел, температурных полей в потоках жидкости и газа, в жидких и газовых прослойках, заключенных в неподвижные или вращающиеся полости исследование закономерностей движения теплоносителя с целью выявления механизма процессов теплообмена исследование структуры пограничного слоя, теплообмена и трения на твердой поверхности и т. п. Одним из наиболее успешно развивающихся направлений использования математического эксперимента в теплофизических исследованиях является изучение закономерностей тепломассообмена и трения в потоках жидкости и газа с использованием теории пограничного слоя. Поэтому в качестве примера рассмотрим более подробно основные этапы математического эксперимента по исследованию сопротивления трения и теплоотдачи турбулентного потока к твердой поверхности. Ограничим задачу случаем стационарного течения несжимаемой жидкости с постоянными теплофизическими свойствами около гладкой плоской поверхности (в общем случае проницаемой). [c.66]

В основе этой теории лежит гипотеза Прандтля, согласно которой силы вязкости играют существенную роль только в пределах пограничного слоя, а в остальной части потока ими можно пренебречь. Исходя из уравнений движения и энергии получены дифференциальные уравнения для ламинарного и турбулентного пограничных слоев. Кроме дифференциальных уравнений, в теории пограничного слоя часто применяются интегральные уравнения. Уравнения теплового пограничного слоя позволяют в конечном итоге определить коэффициент теплоотдачи, а уравнения динамического пограничного слоя — напряжения трения на поверхности теплообмена. [c.198]

Для определения коэффициентов Теплоотдачи локального или среднего а при продольном обтекании пластины, когда на ней турбулентный пограничный слой начинается от ее передней кромки, можно поступить следующим образом. Вычислить локальный с/ или средний коэффициент трения f по одной из формул (VII-92, VII-95, VII-97, VII-98, VII-99 и VII-100) в зависимости от условий задачи. Полученное значение коэффициента трения подставляют в формулы (VII-74) [c.165]

На основании анализа экспериментальных данных Эккерт [91] сделал вывод о том, что можно с достаточной для инженерных расчетов точностью определить коэффициент трения Су и теплоотдачи а для турбулентного пограничного слоя в сжимаемой жидкости по соответствующим формулам для несжимаемой жидкости, так же как это предлагалось делать для ламинарного слоя в 3 настоящей главы. [c.262]

Трение и теплоотдача в турбулентном пограничном слое сжимаемого газа на пластине. В работе Ван-Дрийста [111] были определены зависимости локального коэффициента трения Су от числа Рейнольдса Re j для различных отношений TJT и чисел Маха М [c.219]

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]

Переходя к изучению турбулентного пограничного слоя в сжимаемой жидкости, отметим следующее современные знания о механизме турбулентного переноса количества движения и теплоты недостаточны для того, чтобы аналитически определить трение (т. е. коэффициент трения j) и теплообмен (т. е. коэфф1щиент теплоотдачи ос). Поэтому во всех созданных методиках расчета в той или иной форме используются экспериментальные данные. Ранее, в гл. 7, уже отмечалось, что для математичес у0Г0 исследования турбулентного движения целесообразно разложить его на осредненное и пульсационное движения. В турбулентном течении сжимаемой жидкости происходят пульсации скорости, давления, плотности и температуры. [c.217]

Рассмотрим схему расчета теплоотдачи в плоском стационарном турбулентном пограничном слое, основанную на результатах решения уравнения движения. Используя упрощенное решение этого уравнения, можно найти величину коэ ициента трения С/, а на основании зависимости С/= /(а) —искомую величину коэ< -фициента теплоотдачи а. Ранее была определена зависимость между коэфс(зициентами трения С/ и теплоотдачи а для ламинарного пограничного слоя (24.46), ниже будет приведена аналогичная зависимость для турбулентного пограничного слоя (24.83). [c.277]

Экспериментальные данные, относяш,иеся к характеристикам сжимаемого турбулентного пограничного слоя при воздействии на него переноса тепла и массы, очень немногочисленны. В частности, ош,ущается необходимость в дополнительном измерении профилей температуры и скорости. С этой целью были измерены профили полного давления и температуры в пограничном слое пористой плоской пластины при вдуве воздуха и числе Маха 6,7. По результатам измерений были определены различные характеристики пограничного слоя, например профиль скорости, нарастание толш,ины пограничного слоя, поверхностное трение, интенсивность теплоотдачи. Полученные данные использовались для определения закона трения на основании теории длины нути смешения и аналогии Рейнольдса. [c.398]

Аналитическому определению влИянйя йДува йа teil лообмен в двумерном турбулентном пограничном слое без градиента давления посвящен ряд работ [Л. 135, 163, 292, 293J. Исходными предпосылками являются теория длины перемешивания Ji. Прандтля в сочетании с течением Куэтта, пренебрежимо малые изменения зависимых переменных в уравнениях пограничного слоя по координате X, по сравнению с их изменениями по координате у. Для установления зависимости коэффициентов трения, теплоотдачи и восстановления температуры от расхода вдуваемого газа, чисел Mi, Pr и Re, а также используются интегральные уравнения количества движения и энергии. К ним присоединяются уравнения баланса массы и энергии пористой поверхности. [c.380]

В ТО время как Гэдд получил 8-образное распределение с максимумом перед уступом. Для уступа, расположенного по потоку, все распределения давления, коэффициента теплоотдачи, напряжения трения и коэффициента восстановления, полученные Томаном и Гэддом, подобны. Харват и др. [55] получили сходное распределение теплового потока за уступом, расположенным по потоку, для толстых турбулентных пограничных слоев. За областью присоединения тепловой поток уменьшался из-за большой толщины пограничных слоев. Эти распределения также подобны полученным для течения за выступом, но в отличие от уступа, расположенного по потоку, тепловой поток [c.136]

Основная задача теории турбулентного пограничного слоя (создание -обоснованных методов расчета сопротивления трения, теплоотдачи и переноса вещества с поверхности тел) осталась неизменной, однако круг технических проблем, подлежащих разрешению, неизмеримо расширился И включает в настоящее время ряд проблем, стоящих, в частности, перед лдерной энергетикой и ракетной техникой. [c.535]

Современные теоретические направления изучения теплоотдачи при турбулентном течении продвинулись далеко вперед. Они позволяют решать такие задачи как теплоотдача сжимаемых газов с учетом изменяемости всех физических характеристик с температурой, как теплоотдача жидкометаллических теплоносителей, как охлаждение пористых поверхностей, сквозь которые в газовый поток внедряется та или иная жидкость и т. п. Необходимо подчеркнуть, что соответствующие решения имеют силу только при безотрывных течениях, поскольку вклад области за местом отрыва потока в гидродинамическое сопротивление тела обусловлен не механизмом трения, а пониженным давлением на кормовую поверхность (сопротивление давления). Кроме того, следует иметь в виду, что на практике обычно встречаются смешанные случаи, когда некоторый начальный участок пограничного слоя является ламинарным, и лишь за ним течение турбулизи-руется. В связи с этим возникает вопрос об условиях перехода из одного режима движения в другой. Трудности теоретических исследований возрастают при необходимости учитывать криволи-нейность омываемых поверхностей, т. е. неравномерность распределения давления на стенку. Рассмотрение такого рода вопросов является предметом специальных курсов. [c.121]

Близкое к нулю напряжение трения означает, что пограничный слой, оставаясь присоединенным к поверхности, находится на грани отрыва. Так как конвективная теплоотдача тесно связана с поверхностный трением, в. этих условиях можно ожидать очень низкого теплового потока из пограничного слоя. Создавая такой специфический пограничный слой в устройствах типа диффузора, можно при заданном начальном пограничном слое и заданном коэффициенте восстановления давления максимально сократить длину диффузора. Стрэтфорд спроектировал диффузор аэродинамической трубы с контуром, удовлетворяющим условию нулевого напряжения трения 1181. Как уже упоминалось в гл. IX, форма передней кромки крылового профиля очень важна так, благодаря отгибу вниз носка можно предотвратить или затянуть отрыв ламинарного слоя от передней кромки при соответствующем отклонении закрылка. Если предотвращение или затягивание отрыва является главной целью, то желателен переход ламинарного течения в турбулентное, так как турбулентный [c.203]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...