Турбулентный перенос теплоты и количества движения

S. ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПЕРЕНОС ТЕПЛОТЫ И КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ [c.143]

В заключение отметим следующее обстоятельство. Математическая формулировка задачи, приведенная в 5-1, записана для ламинарного пограничного слоя, так как не учтены коэффициенты турбулентного переноса теплоты и количества движения. Полагают, что Хт и j,t зависят от тех же величин, от которых зависят поля осредненных скоростей и температуры. Тогда согласно теории размерностей полученная система чисел подобия справедлива и для турбулентного течения. Конечно, входящие в числа подобия значения температур и скоростей уже будут осредненными во времени. [c.165]

Величину Ргт называют турбулентным числом Прандтля. Как показано в 4-5, кинематические коэффициенты турбулентного переноса теплоты и количества движения Вд и Ss зависят от параметров процесса турбулентного течения. Вследствие этого в общем случае турбулентное число Прандтля также может являться параметром процесса. С учетом (7-15) и (7- б) дифференциальные уравнения энергии (4-44) и движения (4-45) для турбулентного пограничного слоя примут вид [c.192]

Для создания совершенных расчетных формул необходимо сочетание теоретических и экспериментальных методов исследования, позволяющих проникнуть в механизм турбулентного переноса теплоты и количества движения при различных условиях течения. [c.192]

Перенос теплоты и количества движения поперек турбулентного пограничного слоя может быть описан уравнениями (4-42) и (4-43) [c.192]

Для турбулентной части пограничного слоя молекулярный перенос теплоты и количества движения можно не учитывать. Будем полагать также, что здесь Ргт=1 (es=eg). В этом случае распределение осред-ненных скорости и температуры будут идентичны. Тогда из уравнений (7-15) и (7-16) следует, что в турбулентной части пограничного слоя [c.196]

Гидродинамическая теория теплообмена основана на идее Рейнольдса об единстве процессов переноса теплоты и количества движения в турбулентных потоках. Такое представление позволяет установить связь между теплоотдачей и гидравлическим сопротивлением. Несмотря на условность ряда допущений, значение гидродинамической теории заключается в том, что она вскрывает физическую сущность процесса и объясняет механизм переноса теплоты при турбулентном режиме течения жидкости. [c.282]

Простое решение предложено С. С. Кутателадзе [3-18]. При определенных условиях аналогию процесса переноса теплоты и количества движения в турбулентном потоке можно выразить следующим образом [c.101]

Согласно гидродинамической теории теплообмена, основанной на гипотезе Рейнольдса об одинаковом механизме переноса теплоты и количества движения в турбулентном потоке, увеличение теплообмена при росте скорости потока всегда сопровождается увеличением сопротивления трения. Установлено, что увеличение турбулентности потока ведет к существенному росту гидравлического сопротивления в его ядре, в то время как интенсивность теплообмена возрастает незначительно. Это связано с тем, что основное термическое сопротивление теплообмену имеет место в ламинарном подслое около поверхности. [c.500]

Согласно уравнениям (3-2-1) и (3-2-2), поперек турбулентно текущей пленки теплота и количество движения переносятся как молекулярным путем, так и за счет турбулентных пульсаций. [c.63]

Величина Цу рассматривается при этом как некоторый коэффициент турбулентной вязкости и называется коэффициентом турбулентного переноса количества движения. Следует отчетливо представлять, что величина [д.,., также как и аналогичные ей коэ( и-циенты турбулентного переноса теплоты и массы, о которых будет идти речь в последующем, отнюдь не является неким физическим свойством текущей среды. Так, в потоке жидкости с постоянными р и fi, величина Цг зависит от абсолютного значения ц, числа Рейнольдса потока и координат. В развитом турбулентном потоке [c.36]

С практической точки зрения, первоначальные идеи Прандтля также не могут объяснить тот существенный факт, что турбулентная конвекция теплоты и массы превосходит конвекцию скорости. Этот важный факт был объяснен Тэйлором, использовавшим другую теорию переноса завихренности ), которая представляет собой усовершенствование теории переноса количества движения Прандтля, но которая все же еще слишком упрощена. Здесь мы не будем, однако, останавливаться на этой интересной теории. [c.389]

Механизм переноса количества движения и теплоты в пограничном слое (окрестность критической точки) на пластине при натекании на нее турбулентной плоской (осесимметричной) струи пока изучен не полностью. [c.170]

Степень турбулентности влияет на интенсивность переноса количества движения и теплоты в турбулентном потоке (этот вопрос будет рассмотрен ниже). [c.275]

При наличии теплообмена температура частиц жидкости в ядре и пристенном слое различна. Поэтому при турбулентном обмене одновременно с переносом количества движения происходит также перенос теплоты. Пусть температура в ядре потока а в пристенном слое тогда количество теплоты, переданное из ядра в пристенный слой при турбулентном обмене, равно [c.282]

Из этих выражений видно, что количество движения рКх и теплосодержание Р0 переносятся одной и топ же пульсационной составляющей скорости Уу, т. е. турбулентный перенос количества движения и теплоты осуществляется одной и той же перемещающейся массой (молем) среды. Отсюда следует, что между коэффициентами турбулентной теплопроводности и турбулентной вязкости должна быть прямая пропорциональная зависимость, т. е. [c.66]

Режим движения пара и пленки конденсата может быть как ламинарным, так и турбулентным, что влияет на интенсивность переноса теплоты, количества движения и массы. В технических устройствах часто одновременно, но на различных участках реализуется как ламинарный, так и турбулентный режим течения пара и конденсата. [c.5]

Здесь не приводятся уравнения для турбулентного течения жидкости. С основами теории турбулентного переноса количества движения,, теплоты и вещества можно познакомиться, обратившись к [2-1, 2-3, 2-4]. [c.28]

Размеры вязкой области убывают с уменьшением молекулярной вязкости быстрее, чем размеры всего турбулентного пограничного слоя. В связи с этим можно рассматривать некоторый идеальный турбулентный пограничный слой с вырожденным вязким подслоем. В таком пограничном слое интегральные характеристики переноса количества движения, теплоты и массы решающим образом определяются свойствами турбулентного пристенного ядра. Полученные результаты могут быть соответствующим образом использованы для расчета реальных течений. [c.78]

Степень турбулентности оказывает существенное влияние на интенсивность переноса количества движения и теплоты в турбулентном потоке это влияние будет рассмотрено в гл. УП1. [c.145]

Соседние слои при турбулентном движении обмениваются друг с другом количеством движения, теплоты и веществом за счет переносов сравнительно крупных комков — молей вещества. Такой обмен называется молярным. [c.7]

Чтобы проинтегрировать уравнения (7-17) и (7-18), необходимо иметь сведения о коэффициентах турбулентного переноса теплоты и Количества движения. Можно воспользоваться интегродифференциаль-ными уравнениями (7-3) и (7-5), но для этого необходимо знать, в частности, распределения скорости и температуры в турбулентном потоке. [c.192]

Как следует из (4-32) и (4-35), при записи уравнений в осреднен-ных значениях скорости и температуры необходимо учитывать и турбулентный (пульсациониый) перенос теплоты и количества движения. Для турбулентного пограничного слоя при принятых ранее ограничениях (см. 4-4) уравнения энергии (4-30), движения (4-28) и сплошности (4-29) могут быть записаны в следующем виде [c.147]

Так как по полуэмпирической теории турбулентности Прандтля при перемещении на пути I турбулентный моль переносит полностью избыточное количество движения рУх, то при подобии процессов переноса количества движения и теплоты, когда е = 1, моль должен перенести в сечение II—II, где температура основного потока to2, избыточное количество теплоты pg to2 — /01)-Следовательно, коэффициент неподобия переноса теплоты и количества движения можно определить как отношение [c.70]

Ранее указывалось, что формула (12-36) и полученная из нее осреднением формула (12-39) справедливы при Ке<Некр=5-10 . Это указание сделано потому, что механизм конвективного теплообмена для турбулентного режима существенно отличается от механизма для ламинарного. Различными будут и расчетные формулы. Основное отличие переноса теплоты и количества движения поперек потока при турбулентном режиме заключается в том, что перенос этот осуществляется макро- [c.261]

Теплоотдача при турбулентном пограничном слое. Аналитический расчет теплоотдачи в турбулентном слое представляет большие трудности вследствие сложности самого двихсения и сложности механизма переноса количества движения и теплоты. Особенностью турбулентного течения является пульсационный характер движения. На рис. 2.34 показана осциллограмма колебаний скорости в фиксированной точке турбулентного потока. Отклонеггие мгновенной скорости w от средней w называется пульсацией. Наличие пульсаций как бы увеличивает вязкость, и тогда полная вязкость турбулентного потока будет суммой двух величин — молекулярной вязкости и дополнительной турбулентной. Турбулентная вязкость ji,p не является физическим параметром теплоносителя, как коэффициент динамической вязкости, и характеризует интенсивность переноса количества движения в турбу-лентно.м потоке. Аналогично вязкости в уравнении движения, в дифференциальном уравнении энергии дополнительно к молекулярной теплопроводности появляется турбулентная теплопроводность характеризующая турбулентный перенос теплоты и также не являющаяся физическим параметром теплоносителя. [c.129]

Коэффициенты турбулентной диффузии на много порядков больше, чем коэффициенты молекулярной диффузии. Поэтому, если только мы не рассматриваем диффузию около твердой новерхности (где турбулентность гасится), обычно допустимо вообще пренебречь молекулярной диффузией. Турбулентные аналоги чисел Прандтля и Шмидта определяются соответственно как отношения кинематической турбулентной вязкости к коэффициентам турбулентной температуропроводности или турбулентной диффузии. Их численные величины основываются на измерениях профилей скорости, темиературы и концентрации в процессах турбулентного перемешивания. Турбулентные числа Прандтля и Шмидта приблизительно одинаковы как для жидкостей, так и для газов. Их численная величина — около 0,7 это показывает, что при турбулентном перемешивапии теплота и вещество переносятся с одинаковой скоростью и что эта скорость больше, чем скорость турбулентного переноса количества движения [Л. 11]. [c.454]

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 систему уравнений двухмерного турбулентного пограничного слоя сжимаемой жидкости на продольно-обтекаемой пластине с нулевым градиентом давления, полученную Ван-Дрий-стом [103]. Если турбулентное движение разложить на осредненное и на пульсационное движения н пренебречь молекулярным переносом количества движения и теплоты, то уравнение движения и энергии можно представить в следующей форме [c.217]

Итак, на данном уровне знаний о механизме переноса количества движения и теплоты в турбулентном пограничном слое рассмотренную методику Ван-Дрийста следует признать удовлетворительной. [c.223]

Основной особенностью турбулентного потока по сравнению с ламинарным является молярный перенос количества движения и теплоты при ламинарном движении происходит молекулярный перенос. Турбулентный моль — носитель количества движения и теплоты — обеспечивает существенно больщую интенсивность переноса, чем молекула. Именно поэтому турбулентные коэффициенты переноса намного больше молекулярных Хт>Я,, рт р (подробнее см. 52, пример 14.2). [c.386]

Теоретическое исследование теплоотдачи при турбулентном движении развивается на базе полуэмпирической теории турбулентности Прандтля или на базе гидродинамической теории теплообмена Рейнольдса, основанной на аналогии между процессами турбулентного переноса количества движения и теплоты. Рассмотрение aritx вопросов не входит в задачи настоящего курса. [c.129]

Описанный выше режим течения жидкости, при котором передача теплоты и сил трения поперек потока происходит за счет движения молекул, называется л а-минарным (слоистым). При определенных условиях— малой вязкости жидкости, большой скорости, большом диаметре трубы — течение жидкости становится неустойчивым и ламинарный режим течения переходит в турбулентный (бурный). При этом отдельные струйки жидкости теряют свои очертания, макрочастицы жидкости движутся в хаотическом беспорядке, совершая неустойчивые колебания. Как и при ламинарном режиме, у стенки трубы выполняется условие прилипания и профиль скорости качественно сохраняет свой вид, однако он становится более плоским, чем при ламинарном режиме. Это происходит потому, что скорость в поперечном сечении турбулентного потока выравнивается в большей степени, чем в поперечном сечении ламинарного, так как передача количества движения по радиусу происходит теперь не за счет молекул, а за счет поперечных неупорядоченных движений макрочастиц жидкости (каждая макрочастица содержит большое количество молекул, поэтому ее эффективность как носителя возрастает). Профиль температуры при турбулентном движении также становится более плоским, чем при ламинарном, потому что и теплота переносится поперек потока макрочастицами, и не молекулами. [c.221]

Опыт показывает, что приведенные соотношения оправдываются в умеренно широком диапазоне чисел Прандтля хорошо, в особенности если ввести в них поправочный коэффициент, слабо зависящий от числа Рг. Полного соответствия и нельзя ол<ндать, принимая во внимание относительную примитивность заложенной в основу теории физической схемы. Специальное исследование аналогии Рейнольдса, в которое мы не станем углубляться, показывает, что она имеет точный смысл только при том условии, когда распределения скоростей и тедшературных напоров сохраняются во всех поперечных сечениях потока взаимно подобными. Это заведомо не может строго соблюдаться в тех случаях, когда давление изменяется вдоль обтекаемой поверхности, как это происходит при течении внутри трубы. Кроме того, вовсе не обязательно предполагать, что происходит одновременное затухание эффектов пульсационного переноса количества движения и теплоты. В настоящее время можно считать установленным, что оба эффекта развиваются параллельно, но отнюдь не идентично. Наконец, принятая двухслойная схема, конечно, только грубо воспроизводит действительность. Лучший результат должна давать схема, предусматривающая наличие переходной зоны между турбулентным течением и вязким подслоем (теория Кармана — Шваба). [c.118]

Ламинарный подслой. Так как у поверхности турбулентность исчезает, то Л. Прандтль выдвинул гипотезу, что между поверхностью и турбулентным пограничным слоем существует ламинарный или вязкий подслой толщиной 6. В ламинарном подслое отсутствует турбулентное перемешивание, а перенос количества движения происходит за счет вязкостного трения при условии ]и Ртурб. В основной зоне потока теплопроводностью и трением можно пренебречь по сравнению с коэффициентами турбулентного обмена р- [Х1урб, > Хтурб- Интенсивность теплообмена определяется переносом теплоты в вязком подслое у поверхности и ее увеличение возможно за счет интенсификации процессов переноса именно в этом слое. [c.328]

Весьма важное значение имеет также то обстоятельство, что размеры вязкой области убывают с уменьшением вязкости быстрее, чем размеры всего турбулентного пограничного слоя. В связи с этим можно рассматривать некоторый идеальный турбулентный поток с вырожденным вязким подслоем. Замечательно, что в таком пограничном слое интегральные характеристики переносов количества движения, теплоты и массы решающим образом эпределяются свойствами консервативной части турбу-пентного ядра и их относительные изменения под влияни-2м возмущающих факторов (градиента давления, сжимаемости, температурной неоднородности, проницаемости твер-1.0Й поверхности, физико-химических превращеиий и т. д.) le зависят от Эмпирических констант и не связаны с ка-<им-либо специальным типом полуэмпирических теорий. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...