Диффузионный ламинарный пограничный слой

Диффузионный ламинарный пограничный слой на пластине [c.321]

Диффузионный ламинарный пограничный слой [c.303]

Функции / в (3.32) и (7.136) аналогичны, поэтому для решения задач массоотдачи в ламинарном пограничном слое можно использовать соответствующие известные уравнения теплоотдачи (гл. 7), если в последних заменить число Нуссельта Nu=a/A на диффузионное число Нуссельта ЫЫд = а число Прандтля Рг= vja на число Шмидта S = v/D. [c.153]

Ламинарный пограничный слой. Результаты решения уравнений диффузионного пограничного слоя (7.127)—(7.130) можно использовать для исследования теплоотдачи на проницаемой пластине. [c.153]

Принципиальное отличие тепловой защиты материала от радиационного теплового потока состоит в резком снижении эффективности защитного действия вдува. При воздействии конвективного теплового потока основная часть тепла отражается за счет вдува, причем с ростом энтальпии заторможенного потока пропорционально возрастает указанный эффект. При /е 30 ООО кДж/кг и ламинарном пограничном слое тепловой эффект вдува превосходит все остальные затраты тепла на разрушающейся поверхности. Вдуваемые газообразные продукты как бы оттесняют высокотемпературный набегающий газовый поток, уменьшая не только тепловое, но и химическое, диффузионное и механическое (за счет сил трения) воздействие потока на поверхность теплозащитного покрытия. [c.294]

Сначала мы рассмотрим семейство автомодельных решений уравнения движения стационарного ламинарного пограничного слоя. Поскольку большинство эффективных решений уравнений пограничного слоя, в том числе теплового и диффузионного, являются автомодельными, мы достаточно подробно обсудим понятие автомодельности решений дифференциальных уравнений в частных производных. На основе понятия автомодельности разработаны методы отыскания решений и некоторых других типов уравнений в частных производных. [c.102]

Для практически важных значений критерия Ви=1—2 суммарный удельный тепловой поток с увеличением Ви уменьшается с 24 до 19 кВт-м-2 и доля конвективной составляющей в суммарном удельном тепловом потоке увеличивается от 16,5 до 24 %. Равное значение лучистой и конвективной составляющей достигается при значении Ви = 9, что несколько больше, чем для условий ламинарного пограничного слоя. Влияние лучистой составляющей на суммарный тепловой поток перестает быть существенным при Ви>60, что значительно больше соответствующих значений Ви для условий ламинарного пограничного слоя (Ви = 20). Это объясняется влиянием турбулентного коэффициента теплопроводности на диффузионный процесс переноса лучистой тепловой энергии. Турбулентный коэффициент переноса интенсифицирует процесс передачи тепла как за счет конвекции, так и за счет радиации. Однако зависимость радиационной составляющей от температурного напора ДГ более сильная, чем составляющей конвективной. Значение суммарного удельного потока для условий примера, определенное по зависимости, традиционно применяемой для задач огнестойкости, более чем в 2 раза превышает найденные в соотношении с настоящей теорией. Причем если величина конвективной составляющей практически одинакова (д. =4,2 кВт-м" ) и по настоящей теории при изменении Ви от 1 до 2 изменяется от 4 до 4.4 кВт-м- , то значения радиационной составляющей существенно отличаются лучистая составляющая, найденная в соответствии с традиционным методо.м, 9пв=45 кВт-м" и по настоящей теории дан=24—19 кВт-м- при изменении Ви от 1 до 2. Такое различие объясняется тем, что в традиционном методе расчета используется модель оптически прозрачной среды между двумя бесконечными плоскопараллельными поверхностями. Для задач определения фактического предела огнестойкости в связи со спецификой проведения экспериментов такая модель допустима. В условиях реальных пожаров она вносит существенную ошибку в анализ теплового воздействия очага пожара на строительные конструкции. Сравнение результатов расчета удельных тепловых потоков на вертикальных конструкциях при пожарах, полученных с помощью разработанной в настоящем разделе теории с экспериментальными данными, приведено в разд. 3.3 настоящей главы. [c.81]

Влияние массообмена на 2С///С/ и г. В этом и следующем пунктах рассматривается влияние массы, вводимой в турбулентный пограничный слой на поверхности раздела газового слоя и жидкого или твердого вещества, на поверхностное трение и теплопередачу. Мы предположим, что вводимая масса является газом того же состава, что и газ в пограничном слое, так что диффузионный перенос массы является несущественным. Диффузионный перенос массы будет учитываться в п. 8.4, в котором рассматривается самый общий случай. Кроме того, мы предположим, что не происходят никакие химические реакции. Так же как и в случае ламинарного пограничного слоя, рассмотренного в гл. 5, можно ожидать, что вдув будет уменьшать теплопередачу и поверхностное трение, а отсос даст противоположный эффект. Как и в случае ламинарного пограничного слоя, наши результаты подтвердят интуитивные соображения. [c.277]

Динамический пограничный слой вблизи начала пластины является ламинарным и диффузионный электрический пограничный слой развивается в ламинарном потоке. Далее, согласно используемой модели для турбулентной вязкости (1.3)-(1.4), происходит переход ламинарного течения в турбулентное и диффузионный пограничный слой продолжает развиваться уже в турбулентном потоке. С увеличением параметра переход происходит ближе к началу пластины, зависимости 1 х) для полностью ламинарного течения и течения с переходом начинают отличаться друг от друга при меньших значениях х. [c.105]

Изложение вынужденно будет несколько фрагментарно, поскольку имеется лишь очень немного тачных решений. Достаточно подробно исследован только ламинарный диффузионный пограничный слой с постоянными физическими свойствами, но и он изучен далеко не в столь общем виде, как тепловой пограничный слой. Решения -уравнения для турбулентного пограничного слоя получены при допущениях, требующих экспериментальной проверки. Основная трудность общего решения -уравнения состоит в весьма значительном влиянии состава многокомпонентной системы на определяющие перенос физические свойства. Для простых случаев теплообмена было показано, что решения, полученные при постоянных физических свойствах, с небольшими видоизменениями применимы ко многим прикладным задачам. В задачах массообмена изменение физических свойств обусловлено большим числом факторов, и они могут сильнее влиять на решение, чем в задачах теплообмена. Поэтому решения задач массопереноса, полученные в предположении постоянства физических свойств, менее пригодны для непосредственного применения, чем соответствующие решения задач теплообмена. Однако решения уравнений диффузионного пограничного слоя с постоянными свойствами представляют собой основные исходные зависимости массопереноса. Поэтому мы рассмотрим их достаточно подробно. [c.372]

При сублимации с незначительной интенсивностью в условиях свободной конвекции в результате взаимодействия твердого тела с газовой средой возле сублимируемой поверхности образуются два пограничных слоя диффузионный и термический, а при вынужденной конвекции образуется еще третий пограничный слой — гидродинамический. Эти пограничные слои накладываются друг на друга, а толщина их зависит от условий протекающего процесса. Гидродинамический и диффузионный пограничные слои могут быть как ламинарными, так и турбулентными. [c.215]

Зная зависимость U f), можно найти промежуточные значения как точки пересечения степенного профиля с п= - - и профиля скоростей в вязком подслое. Тогда из уравнения ( 73) определяется закон сопротивления в диффузионной области. Для практических расчетов в качестве первого приближения можно воспользоваться гипотезой Л. Г. Лойцянского об аналогичном виде этой функции для ламинарного и турбулентного пограничного слоев. С достаточной точностью эта функция аппроксимируется формулой [c.118]

Таким образом, для применения диффузионной теории необходимо рассмотреть перенос тепла отдельно в трех зонах пограничного слоя пристенном ламинарном слое, переходном слое и на границе турбулентной зоны потока. [c.318]

Температурный и диффузионный пограничные слои при ламинарном движении несжимаемой жидкости [c.656]

Общие формулы для расчета интегральных диффузионных потоков в теории диффузионного пограничного слоя. Аналогично случаю сферических капель и твердых частиц в поступательном потоке можно рассмотреть более общую задачу о стационарном массообмене капель (пузырей) и частиц несферической формы, обтекаемых произвольным заданным ламинарным течением несжимаемой жидкости. Не вдаваясь в детали, приведем здесь некоторые итоговые формулы для расчета безразмерных интегральных диффузионных потоков, соответствующих асимптотическим решениям плоских и осесимметричных задач конвективного массопереноса (4.4.1), [c.160]

При обтекании капель (пузырей) вязкой жидкостью и частиц идеальной жидкостью то = 1. При ламинарном вязком обтекании гладких твердых частиц параметр то обычно равен двум существует также несколько примеров обтекания, когда то = 3 [60]. Сказанное означает, что тангенциальная компонента скорости (4.6.19) в диффузионном пограничном слое у поверхности капли в главном приближении имеет постоянное значение, равное скорости жидкости на межфазной поверхности, в то время как в диффузионном пограничном слое у поверхности твердой частицы тангенциальная скорость в главном приближении зависит линейно (а иногда квадратично) от расстояния до поверхности, обращаясь в нуль на поверхности частицы. [c.161]

Рис. 7.17. График концентрации и параметра конвективного потока (v.ailW ) УRe в диффузионном ламинарном пограничном слое

Эффективным способом защиты поверхностей от высокотемпературного потока является изготовление их из пористого материала и принудительный вдув (транспирация) охладителя через поры в пограничный слой. Аналогичная задача уже рассматривалась выше для ламинарного пограничного слоя при УофО. Надежных аналитических решений для теплообмена при турбулентном пограничном слое со вдувом и отсосом пока нет, поскольку очень мало известно о влиянии вдувания и отсасывания на структуру пограничного слоя. Имеются лишь приближенные решения этой задачи, удовлетворительно согласующиеся с опытными данными, однако рассмотрение их мы отложим до гл. 15, в которой обсуждается массоперенос в турбулентном пограничном слое. В самом деле, рассматриваемая задача по существу представляет собой задачу массопереноса, и анализ ее в рамках теории диффузионного пограничного слоя значительно удобнее и эффективнее. [c.302]

Влияние переменности физических свойств весьма значительно, как я для ламинарного пограничного слоя, которому соответствует piif. 15-1. Кнут и Дершин исследовали возможность применения определяющего состава для расчета диффузионного турбулентного пг.граничного слоя бинарных газовых смесей с переменными физическими свойствами с помощью решений для постоянных свойств [Л. 7]. Они пришли к выводу, что можно использовать тот же определяющий состав, что и для ламинарного пограничного слоя, т. е. уравнение (15-6). [c.382]

В [Л. 115], как и в других работах, показано, что при вдуве легких газов в воздушный ламинарный пограничный слой неучет в уравнениях сохранения членов, учитывающих термодиффузионные эффекты, занижает адиабатную температуру стенки и завышает плотность теплового потока. В частности, при вдуве гелия в воздух занижение адиабатной температуры составляет около 40%. Коэффициент теплоотдачи в уравнении Ньютона мало зависит от термической диффузии и диффузионного термоэффекта [Л. 117] (табл. 11-5). [c.353]

Расчет пористого охлаждения методом вдува в пограничный слой через пористую стенку наиболее детально был сделан Эккертом [Л. 7]. Он основан на решении системы дифференциальных уравнений тепло-и массопереноса для ламинарного пограничного слоя при обтекании плоской пористой пластины газом. При расчете термодиффузией (эффект Соре) и диффузионной теплопроводностью (эффект Дюфо) пренебрегали как величинами малыми. [c.22]

Ваулин Е. П. и Гвоздков Н. И., О диффузионной теплозащите пористой пластины в газодинамическом потоке просачиванием жидко1сти и физико-химически-ми реакциями в ламинарном пограничном слое, ЖТФ, 1902, т. 32, вып. 2,, стр. 238—247. [c.380]

Произведенная нами обработка экспериментальных данных А. В. Нестеренко современными методами показала, что для рассматриваемых условии не происходит нарушение аналогии. Диффузионная составляющая потока массы NuD(02rp = Nu. Это позволило получить уравнения без введения числа Gu а) для массообмена при ламинарном пограничном слое — Re<2300 [c.610]

Применение диффузионной теории переноса для турбулентных потоков сред, у которых Ргф, осложняется отсутствием подобия температурных и скоростных полей в ламинарном пристенном пограничном слое. Помимо этого, в турбулентной зоне потока коэффициенты турбулентного переноса количества движения и тепла могут быть различными. Особую сложность представляет использование коэффициента турбулентного переноса тепла для промежуточного, так называемого буферного слоя (рис. 126). Причина этой сложности заключается в том, что перенос тепла из турбулентной зоны потока возмущенными клочкообразными массами среды осуществляется через промежуточную зону с затуханием возмущенных турбулентных масс и с участием нестационарного процесса переноса тепла в ламинарный пограничный слой. В этих условиях неизбежно возникает температурная неоднородность. Поэтому в переходном промежуточном пограничном слое турбулентного потока нельзя принять атурб = Vтypб ( Р турб=1)-В связи с этим применение диффузионной теории для переходного пограничного слоя значительно осложняется, особенно при больших неравенствах Рг" . [c.318]

Подробный анализ влияния диффузионного термоэффекта и точное численное решение системы дие еренциальных уравнений, описывающих тепломассоперенос в бинарном ламинарном пограничном слое с учетом диффузионного термоэффекта, выполнены в серии работ Спэрроу, Эккерта и Минковича [Л. 3-64—3-66]. Расчеты показали, что основным фактором, влияющим на величину теплового потока, является дис узионный термоэффект, а тер- [c.260]

В главе IX значительно развиты примеры автомодельных и неавтомодельных решений уравнений ламинарного пограничного слоя в несжимаемой жидкости в случаях плбских, осесимметричных и существенно пространственных движений. Наряду с точными рассмотрены также и приближенные решения, в частности, еще неопубликованные ни в учебной, ни в монографической литературе новые параметрические методы. Изложены некоторые задачи пестационарного пограничного слоя, в том числе с периодическим внешним потоком. Значительное внимание уделено температурным и диффузионным пограничным слоям в несжимаемой жидкости. [c.9]

В процитированной ранее нашей монографии Ламинарный пограничный слой , а также в указанных в конце гл. VIH специальных монографиях можно найти многие другие примеры расчета температурных и диффузионных пограничных слоев (неизотермические струи, вращение нагретого диска в безграничной лсидкости и др.). [c.663]

Изложенный в предыдущем параграфе простой эмпирический прием, оказавшийся пригодным для расчета сопротивления трения в турбулентном пограничном слое на пластине с характерными для нее гладкими профилями скоростей в сечениях слоя, станет недостаточным при появлении нового фактора — обратного перепада давления. При одном взгляде на семейство кривых, показанное на рис. 260, можно сразу заметить характерное для диффузорного участка пограничного слоя возникновение на профилях скорости перегибов, все более и более ярко выраженных при приближении к точке отрыва. Отрыв турбулентного пограничного слоя располагается гораздо ииже по потоку от начала диффузорной области — точки минимума давления, — чем отрыв ламинарного пограничного слоя. Физически это объясняется тем, что турбулентное трение между отдельными и-сидкими слоями внутри пограничного слоя значительно интенсивнее, чем трение в ламинарном пограничном слое при прочих равных условиях это усиливает увлечетю внешним потоком пристеночной жидкости и приводит к затягиванию отрыва. Аналогичным объяснением служит большая заполненность турбулентных профилей скорости по сравнению с урезанными ламинарными профилями, что имеет следствием перераспределение кинетической энергии в сторону ее увеличения в пристеночных слоях и является причиной затягивания отрыва. Ламинарный пограничный слой, как правило, отрывается в небольшом по сравнению с турбулентным слоем удалении от точки минимума давления. Большая продольная протяженность диффузионной области турбулентного пограничного слоя и сравнительно с ламинарным слоем значительное удаление точки отрыва от точки минимума давления служит одной из причин трудности теоретического предсказания расположения точки отрыва иа поверхности тела. [c.764]

Исследована проблема формирования электрического тока в канале авиационного реактивного двигателя вследствие образования диффузионных электрических пограничных слоев на поверхностях канала и внутренних элементов двигателя. Анализ выполнен в предположении, что внешний поток, содержащий электроны и положительные ионы, является квазинейтральным, а нарушение квазинейтральности в пристеночной области (и возникновение электрического тока выноса) происходит вследствие различия коэффициентов диффузии электронов и ионов. Сформулирована и решена задача о развитии на плоской поверхности диффузионного электрического пограничного слоя внутри турбулентного газодинамического пограничного слоя. Найдено распределение тока выноса вдоль канала при различных значениях коэффициента турбулентной вязкости на границе газодинамического пограничного слоя, влияющих на точку перехода ламинарного течения в турбулентное. [c.102]

Уравнения диффузионного электрического пограничного слоя на плоской пластине. Рассмотрим обтекание плоской пластины потоком квазинейтральной плазмы с концентрацией о ионов и электронов. Предполагается, что параметр электрогидро-динамического взаимодействия мал, несущая среда несжимаемая, ее температура Т постоянна. На пластине развиваются ламинарный или турбулентный гидродинамический пограничный слой и диффузионный электрический пограничный слой, толщина которого, как правило, меньше толщины гидродинамического слоя [1]. [c.103]

Подавляющее большинство экспериментальных данных получено в опытах с неподвижно закрепленным гладким шаром. С этими данными согласуются результаты, полученные диффузионным методом. В этих условиях теплообмен в основном пропорционален Re° . Согласно теоретическому анализу Г. Н. Кружилина Л. 170] это указывает на то обстоятельство, что при Re=l- 10 значительная часть теплового пограничного слоя, образующегося вокруг шара, ламинарна. [c.143]

С физической точки зрения теплоотдача конвекцией представляет двустадийный процесс, поскольку характер движения жидкости или газа у поверхности нагрева и в отдалении от нее принципиально различен. Как известно, движение у поверхности в пограничном слое толщиной 6 носит всегда ламинарный характер, тогда как в отдалении оно может быть ламинарным, но чаще всего турбулентным. Перенос тепла в пограничном ламинарном слое сводится к молекулярному диффузионному процессу— теплопроводности (> ) тогда как в потоке, движущемся турбулентно носит характер молярной тепловой диффузии, который, однако, тоже возможно характеризовать некоторым эквивалентным коэффициентом теплопроводности. Если весь поток движется ламинарно, то — = 1 и поэтому весь процесс теплообмена [c.270]

Массоотдача при внешнем обтекании тел. Расчет массоотдачи продольно обтекаемой пластинки при ламинарном и турбулентном пограничном слое можно проводить по уравнениям (2-115) — (2-118), массоотдачи поперечно обтекаемого цилиндра и шара (в том числе одиночной капли) — по уравнениям (2-125) и (2-126), массоотдачи в неподвижном слое частиц, продуваемом газом (Ргвяа0,7- -1)—по уравнениям (2-127) и (2-127а). В названных уравнениях числа Nu, Nu и Рг следует предварительно заменить на диффузионные числа [c.204]

В настояш ей работе приведена в обш ей форме система уравнений, они-сываюш их ламинарное движение в пограничном слое, внутри которого расположена поверхность разрыва. При написании уравнений не учтены диффузионные явления и новерхностное натяжение. Приведены примеры точных решений этой системы уравнений для случая отсутствия потока веш е-ства сквозь ее поверхность) и для случая наличия потока веш ества сквозь разрыв (конденсация движуш егося нара на плоской поверхности, горение однородной смеси вблизи нагретой стенки). Затронут также представляю-ш ий принципиальный интерес вопрос об определении разрывных движений жидкостей и газов нри учете их вязкости и тенлонроводностп. [c.196]

А. Б. Ватажиным и К. Е. Улыбышевым [8] дана полная физическая постановка рассматриваемой задачи, определены параметры подобия, сформулирована и решена модельная задача для определения максимальной величины тока выноса. В дальнейшем ими изучены диффузионные электрические процессы в ламинарном и турбулентном газодинамическом пограничном слое, а также в окрестности критической точки обтекаемого тела. Проанализировано ослабление эффекта нарушения квазинейтральности потока и исчезновение этого эффекта при понижении температуры газа, обусловленное прилипанием электронов к нейтральным молекулам и образованием отрицательных ионов, которые имеют приблизительно такой же, как у положительных ионов, коэффициент диффузии. Последнее обстоятельство исключает возможность генерации объемного заряда диффузионными процессами. Далее по тракту двигателя он сохраняется таким же, как и выше по потоку. Однако теперь этот заряд обусловлен разностью концентраций положительных и отрицательных ионов. Если затем в потоке резко повысится температура (форсаж двигателя), то произойдет отлипание электронов от отрицательных ионов, и объемный электрический заряд начнет рассасываться вследствие повышения эффективной проводимости газа из-за образования свободных электронов. Это приведет к уменьшению тока выноса на форсаже, что обнаружено при измерениях тока выноса на двигателях при изменении режимов их работы. [c.603]

Вопрос о тепловой защите поверхностей тел, движущихся с гиперзвуковыми скоростями в плотных слоях атмосферы вызвал также появление обширной литературы. В настоящее время уже имеются хорошо разработанные методы расчета ламинарного и турбулентного пограничного слоя при вводе сквозь проницаемую поверхность тела охлаждающего поверхность дополнительного газа, отличного по своим физическим и химическим свойствам от газа, обтекающего тело (Ю. В. Лапин, В. П. Мотулевич, В. П. Мугалев, В. Г. Дорренс, Ф. Дор, Д. Б. Сполдинг). Изучены также вопросы разрушения (абляции) в гиперзвуковых потоках твердых поверхностей, их плавления или непосредственного испарения (сублимации) в зависимости от условий обтекания. Наиболее эффективным методом теплозащиты поверхностей в гиперзвуковых потоках является применение разнообразных покрытий, теория разрушения которых требует рассмотрения сложных систем уравнений динамического, температурного и диффузионного пограничных слоев в смеси газов и, кроме того, уравнений теплопроводности в самом твердом покрытии (В. С. Авдуевский, Н. А. Анфимов, С. В. Иорданский, Г. И. Петров, Ю. В. Полел<аев, Г. А. Тирский, [c.42]

Исследовано развитие электрического диффузионного пограничного слоя внутри гидродинамического ламинарного или турбулентного пограничного слоя, а также внутри пограничного слоя с переходом ламинарного течения в турбулентное. Так как нарушение квазинейтральности среды в ламинарном пристеночном слое происходит вследствие существенного различия коэффициентов молекулярной диффузии электронов и ионов, то можно было бы ожидать, что в турбулентном потоке, когда суммарные коэффициенты электронов и ионов содержат молекулярные и одинаковые большие турбулентные составлящие, эффект нарушения квазинейтральности среды будет значительно ослаблен. Однако, как показали теоретические оценки и численные расчеты, ослабление эффекта по току выноса не превышает 20%. Это объясняется тем, что в реальных условиях толщина пристеночного дебаевского слоя (в котором в основном сосредоточен объемный электрический заряд) не очень сильно превосходит толщину ламинарного подслоя. [c.109]

Диффузионный поток определяет Г. ТВ. тел при отсутствии пор (напр., Г. полимерных плёнок и покрытий). В этом случае Г. складывается из растворения газа в пограничном слое тела, диффузии его через тело и выделения газа с противоположной стороны. Молекулярной эффузией наз. Г. через систему пор, диаметр к-рых мал по сравнению со ср. длиной свободного пробега "к молекул газа. Ламинарное течение газа через тв. тело имеет место при наличии в теле пор, диал1етр к-рых значительно превышает Я. При дальнейшем увеличении диаметра пор и переходе к крупнопористым телам (напр., тканям) Г. описывается законами истечения из отверстий. [c.106]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...