Модели потоков и расчетные зависимости

МОДЕЛИ ПОТОКОВ И РАСЧЕТНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ [c.28]

Турбулентное движение жидкости, являющееся наиболее распространенным в природе и технике, представляет в то же время одно из сложнейших гидравлических явлений. Несмотря на многочисленные исследования в этой области строгая теория турбулентного режима движения до настоящего времени еще не создана, поэтому при решении практических задач наряду с использованием отдельных теорий и положений приходится широко пользоваться экспериментальными данными и эмпирическими формулами. Для описания основных закономерностей турбулентного движения и установления расчетных зависимостей в гидродинамике широкое распространение получила полуэмпирическая теория Прандтля— Кармана, созданная ими на основе схематизированной модели турбулентного потока. [c.76]

При развитом турбулентном режиме течения турбулентные напряжения в точках, лежащих за пределами пристенного подслоя, могут намного превосходить вязкостные напряжения. Поэтому приближенный расчет турбулентного течения в трубе можно построить на двухслойной модели, предполагая, что в пределах вязкого подслоя течение ламинарное, а в центральной части потока (в турбулентном ядре) эпюра (профиль) усредненной скорости и закон сопротивления целиком определяются турбулентными напряжениями. Тогда, основываясь на одной из нолу-эмпирических теорий (например, на теории пути перемешивания Л. Прандтля), можно установить структуру расчетных зависимостей как для профиля скорости, так и для закона сопротивления. [c.157]

Выражения (4.36) и (4.37) представляют термодинамическую (энтропийную) модель металлополимерной трибосистемы, рассматриваемой в качестве открытой термодинамической системы. Известно, что имеющиеся в арсенале конструкторов расчетные зависимости на износ н долговечность носят эмпирический характер и не учитывают действительную картину и природу изнашивания поверхностей трения. Предлагаемая же модель открывает принципиальную возможность оценить интенсивность изнашивания металлополимерной пары трения на этапе проектирования машины на основе закономерностей физико-хи-мических процессов в зоне трения и физических свойств изнашиваемого материала. Для этого необходимо записать уравнения потоков энергии и вещества для каждого слагаемого подынтегрального выражения согласно физическому закону соответствующего эффекта (теплового, электрического, диффузионного) и решить эти уравнения при соответствующих начальных и граничных условиях, а также, используя выражение (4,32), определить А. для выбранного композиционного материала, Однако задача получения аналитического выражения для соответствующих эффектов требует проведения сложных теоретических и экспериментальных исследований и составляет одну из актуальных задач трибологии на ближайшие десятилетия. [c.121]

Заключая рассмотрение моделей критического двухфазного потока со скольжением, следует заметить, что, несмотря на различие подходов к формулировке условий существования кризиса течения и видимое различие рекомендованных расчетных зависимостей для определения расхода, по существу они отличаются друг от друга выбором способа определения удельного объема смеси, точнее, выбором способа его усреднения. Действительно, гомогенная модель (частный случай модели со скольжением потока при -у = 1) предполагает усреднение удельного объема по расходу. [c.13]

В такой постановке на модели получают расходы потока, поступающего в блок с водотоком и скважинами, по которым устанавливаются удельные расходы потоков и д , поступающих в блок со стороны берегов (см. рис. 3.22,а). После этого расчет водозабора проводится по расчетным зависимостям, полученным в предположении о линейной в плане структуры потока между водотоком и водозабором (с учетом плановых деформаций потока вблизи скважин из-за дискретности их расположения). [c.218]

Математическое моделирование акустической эмиссии на основе теории марковских процессов [46] позволяет описать наблюдающиеся закономерности изменения интенсивности АЭ со временем, в частности их немонотонный характер. Пуассоновский поток АЭ-событий рассматривался как частный случай марковского процесса, порожденного рождением и гибелью структурных эле -ментов материала в объеме или на поверхности твердого тела (дислокации, двойника, пятна контакта поверхностей при их взаимном трении и других). При определенных значениях параметров рассмотренной модели расчетные зависимости изменения скорости счета со временем соответствуют наблюдаемым при пластическом деформировании материалов, в процессе приработки поверхностей трения, при некоторых видах коррозии. В частности объяснено появление максимума на зависимости М(т), наблюдавшегося во многих случаях после начала процесса или скачкообразного изменения его интенсивности. [c.184]

Движение теплоносителя в активной зоне ядерных реакторов является, как правило, турбулентным. Процессы, связанные с турбулентностью, сравнительно легко поддаются решению только в некоторых простых случаях. При решении же задач гидродинамики и теплообмена в активной зоне трудность описания турбулентного потока усугубляется сложностью геометрических форм элементов активной зоны, неравномерным характером энерговыделения и необходимостью определения локальных характеристик. Эти обстоятельства потребовали применения комплексного расчетно-экспериментального подхода к решению задач и создания новых методов (приближенное тепловое моделирование, учет анизотропности турбулентного обмена в сложных каналах, модель пористого тела и т. п.) с широким применением ЭВМ. На наш взгляд, только комплексный подход позволит получить наиболее полное представление о сложных процессах гидродинамики и теплообмена в активных зонах реакторов и создать надежные расчетные рекомендации. Диапазон теплогидравлических расчетов весьма широк от инженерных оценок по приближенным формулам до численных расчетов на математических моделях с помощью ЭВМ в зависимости от стадии проектирования ядерного реактора и степени изученности тепло-физических процессов. [c.7]

Сложный процесс взаимодействия нагретого капельного потока с атмосферой можно иллюстрировать схемой, представленной на рис. 1,7. Основной капельный поток (область б) создается системой разбрызгивателей, располагающихся в один ряд по высоте пли в несколько рядов, и формируется вследствие сложного взаимодействия факелов разбрызгивания, создаваемых в разных бассейнах различными конструкциями сопл. Размеры капель имеют широкий спектр от долей миллиметра до 6—10 мм в диаметре и более. Они летят по криволинейным траекториям с различными скоростями, деформируются в полете, изменяют вследствие испарения свою массу, температуру (возможно деление крупных капель на более мелкие). В зависимости от схем плановой и высотной компоновок, типа разбрызгивателя, действующего напора и ветрового воздействия капельный поток брызгальных бассейнов может занимать различное пространство. Концентрация капель и плотность орошения при этом существенно различны в каждой точке как занимаемого ими объекта, так и площади брызгального бассейна. Известные расчетные модели брызгальных бассейнов основываются на анализе процессов тепло- и массопередачи и изучении аэродинамики именно в области б. [c.30]

Моделирование движения взвесей (наносов) и русловых процессов осложняется необходимостью специального подбора материала ложа и крупности его частиц. Методы моделирования руслового процесса различны в зависимости от типа руслового процесса и конкретной задачи исследования. Например, при оценке условия начала или прекращения размыва несвязного грунта дополнительным критерием подобия будет соотношение между фактической v и неразмывающей скоростями в потоке. Этот критерий определяет, в частности, условие прекращения размыва (v/vo i). Такое условие является основой расчетно-экспериментального метода оценки местных размывов путем искусственной деформации русла на моделях ). [c.788]

Заключение. Выполнены теоретическое и экспериментальное исследование обтекания тонкого острого кругового конуса сверхзвуковым потоком совершенного газа для малых и умеренных углов атаки при больших числах Рейнольдса, когда в потоке имеют место ламинарный, ламинарно-турбулентный режимы течения. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по поведению интегральных аэродинамических коэффициентов в зависимости от угла атаки и числа Рейнольдса показало в целом хорошее согласование их между собой. Это указывает на то, что метод численного моделирования на основе уравнений Рейнольдса с использованием дифференциальной двухпараметрической у-со-модели турбулентности позволяет получать надежные данные по интегральным аэродинамическим характеристикам тела. [c.133]

Основные исследования паросодержапий при кипении с недо-гревом были проведены за последние 10 лет. Среди них — экспериментальные работы, которые содержат обширную информацию в практически интересном диапазоне режимных параметров преимущественно для потоков в трубах, прямоугольных каналах и кольцевых щелях, и теоретические работы, в которых предложены различные полуэмпирические модели и расчетные зависимости, скоррелированные с отдельными экспериментальными данными. Последнее обстоятельство существенно, если учесть, что результаты расчетов по различным зависимостям значительно расходятся [c.80]

Эту формулу можно при.менять, ио крайне . мере, в iipe, e. iax ц < < 10Э Экспериментальные коэффициенты сопротивле1 ия входного участка модели аппарата оуч при центральном входе потока вверх в зависимости от коэффициента сопротивления решетки показаны иа рис. 7.22. Здесь же даны расчетные кривые, построенные по формулам (4.115) и (4.116). В уравнении (4.115) в пределах < Сп1и>д 0.06 - 1 I [c.189]

Экспериментальные исследования проведены в довольно узком диапазоне геометрических характеристик местных сопротивлений и основных параметров двухфазного потока, содержат методические неточности [1], а результаты опытов разных авторов иногда прямо противоположны [2 и 3]. Суш ествуюш ие методы расчета гидравлических потерь в местных сопротивлениях в большинстве случаев плохо согласуются с экспериментальными данными. Так, нормативный метод гидравлического расчета котлов [4], основанный па гомогенной модели двухфазного потока и использующий в большинстве случаев коэффициент местного сопротивления на однофазном потоке С1ф, может давать результаты, в 4 раза превышающие результаты опытов. Расчетные зависимости различных авторов, приведенные в [1], применимы только для расчета перепадов давления в случае резкого расширения двухфазного потока. Уравнения, полученные для расчета гидравлических потерь двухфазного потока при течении через внезапные сужения [2] и дифрагмы [5], имеют следующие общие недостатки потери в этих случаях рассматриваются лишь как результат внезапного расширения двухфазного потока от поджатого сечения струи до последующего сечения канала, а потери при сужении потока от входной кромки до поджатого сечения не учитываются. Кроме того, (истинное объемное газосодер- [c.145]

Проведено экспериментальное и теоретическое исследование гидравлических потерь и перепадов давления в основных видах местных сопротивлений при течении двухфазной смеси. Эксперилтенты проводились при течении пароводяной и воздухо-водяной смеси через диафрагмы и решетку, устанавливаемые в вертикальной необогреваемой трубе. Параметры пароводяной смеси изменялись в диапазоне давление р = (10—65) бар, скорость цирку.ттяции Юв2= 0.5—3) м/с, массовое расходное паросодержание зс=(0—100)%, воздухо-водяной смеси р = 5 бар, jOoj=(0.5—3) м/с, зс=(0—50)%. Поручены результаты по длине стабилизации двухфазного потока при p=(lQ—20) бар. Теоретическое исследование позволило на основе предложенной модели течения двухфазной смеси получить расчетные зависимости для потерь, перепадов давления и других характеристик в основных видах местных сопротивлений. Результаты расчетов по этим зависимостям хорошо согласуются с экспериментальными данными авторов и ряда других исследователей. Библ. — [c.247]

Анализ уравнения (10.25) показывает, что при кондиционировании вод с однородной взвесью подобие процессов во взвешенном слое сохраняется только для различных режимов обработки воды одинакового качества. Равным значениям размерного комплекса (10.20) отвечает одинаковый эффект водообра-ботки. Этот вывод имеет важное значение для расчета и проектирования осветлителей со взвешенным осадком, так как позволяет в каждом случае адекватно заданному эффекту осветления воды назначать расчетную скорость восходящего потока и толщину слоя взвешенного осадка с учетом физико-химических свойств исходной воды и взвеси. С этой целью в лабораторных условиях на модели осветлителя при определенном режиме его работы получают экспериментальную кривую зависимости i/ o==/(x), называемую кривой осветления. Затем по заданному эффекту осветления p J o с помощью кривой определяют необходимую толщину слоя взвешенного осадка х соответствующую этому эффекту осветления воды на модели. Перерасчет результатов, полученных на модели для проектирования натурного сооружения, в соответствии с выводами о подобии процессов производится по формуле [c.201]

Изменение параметров технического состояния машин в ряде случаев сопровождается увеличением уровня колебательной энергии (Ниже, когда иет необходимости различать механизм, машину и агрегат, для простоты их будем называть машиной). Для машин, уровень шума которых имеет существенное значение, превышение определенного уровня вибрации или излучаемой акустической энергии можно считать отказом по виброакустическим показателям В этом случае первой задачей вибро-акустической диагностики машин является локализация источников повышенной виброактивности. Она позволяет определить относительную роль каждого источника в создании общей вибрации. На ее основе строят математическую модель механизма и устанавливают особенности кинематики рабочего узла или протекающего в нем процесса, приводящ,ие к возникновению повышенной вибрации Источник вибрации может быть протяженным (например, многоопорныи ротор) Тогда возникает необходимость дополнительного исследования пространственного распределения динамических сил и кинематических возбуждений, возникающих в данном узле. Наиболее распространенными способами выявления и локализации источииков является сравнение вибрационных образов (во временной и частотной областях) машины в целом и отдельных ее узлов Когда виброакустические образы нескольких источников подобны, полезно анализировать потоки колебательной энергии через различные сечения механизмов, динамические силы, действующие в различных сочленениях, а также статистические характеристики процессов (функции корреляции, взаимные спектры, модуляционные характеристики и т д,). В связи с тем. что силовые и кинематические возбуждения в узлах н вибрация машины в целом зависят не только от интеисивности рабочих процессов, но и от динамических характеристик конструкций, для выявления причин повышенной вибрации следует измерять механический импеданс и подвижность различных узлов — статорных и опорных узлов механизмов, машин, агрегатов, а также фундаментных конструкций Способы выявления источников повышенной виброактивности механизмов. Наиболее распространенный способ выявления — сопоставление частот дискретных составляющих измеренного спектра вибрации с расчетными частотами возбуждений, действующих в рабочих узлах механизмов В табл. 1 пре ставлены сводные формулы частот дискретных составляющих вибрации и возбуждающих сил некото рых механизмов. Спектры вибрации измеряют на нескольких скоростных режимах работы механизма, что позволяет более надежно сопоставить расчетные частоты с реальным частотным спектром вибрации Кривые зависимости уровней конкретных дискретных составляющих вибрации от режима работы механизма дают возможность выявить резонансные зоны. [c.413]

Выражение (2.104) получено для массового сопла при изоэнтальпийном течении, что означает равенство полных энтальпий (или температуры торможения) по всей длине сопла в основном потоке и в притекающем паре. При этом вектор скорости вдуваемого пара перпендикулярен к оси основного потока, т. е. проекция скорости притекающей массы на направление основного потока равна нулю. Постоянство температуры торможения по длине зоны испарения в условиях добавления массы означает, что должны быть равны абсолютные значения разности энтальпий и кинетической энергии основного потока и вдуваемого пара. Из-за смешения основного потока и притекающей массы с разной энтропией происходит изменение последней по длине трубы. Таким образом, формула (2.104) по лучена для изоэнтальпийного массового сопла без учета влия ния трения. Неучет влияния трения должен приводить к неко- торому завыщению расчетного значения звукового предела мощности трубы. Результаты расчетов звукового предела удельной мощности натриевых тепловых труб в зависимости от температуры пара в начале зоны испарения, полученные в соответствии с рассмотренными выше расчетными моделями, представлены на рис. 2.10. На основе разработанной авторами методики рассчитаны зависимости по четвертой модели для натриевых тепловых труб двух геометрий. Пунктирная кривая 3 соответствует тепловой трубе с диаметром парового канала 14 мм и длиной зоны нагрева 100 мм, использованной в-опытах ФЭИ, и близкой к ней по геометрии тепловой трубе, [c.73]

Исследование влияния различных механизмов поверхностного катализа на теплообмен в диссоциированном углекислом газе проведено для стекловидного покрытия плиточной теплозащиты воздушно-космического самолета "Буран" и близкого к нему по каталитическим свойствам кварца. Для этих материалов на плазматроне ВГУ-4 ИПМ РАН получены данные по теплообмену в критической точке тестового образца в широком диапазоне параметров набегающего потока и значений температуры поверхности. Для этих же условий рассчитаны зависимости теплового потока от температуры поверхности в диапазоне 300-2000 К с использованием различных моделей поверхностного катализа. Тепловые потоки рассчитывались на основе приближения пограничного слоя [23] конечной толщины с использованием модели газовой среды, описанной в [30]. При таком подходе состав газа на внешней границе пограничного слоя считается равновесным, а температура газа находится из условия совпадения расчетных и измеренных значений тепловых потоков к холодной идеально-каталитической поверхности. Последние были выбраны на основе анализа экспериментальных данных для медной и серебряной поверхностей [23, 28, 29] и приведены в табл. 2. Кроме того, в этой таблице для исследованных режимов обтекания приведены также скорость дозвуковой струи в центре выходного сечения канала плазматрона подводимая к индуктору мощность N и скоростной напор Ар. Для всех режимов испытаний статическое давление в потоке бьхло 0.1 атм. [c.135]

В табл. 14.1 приведены расчетные зависимости для затопленной полубесконечной струи, в основу которых положены полуэмпирические теории Прандтля, Тейлора, Прандтля — Трубчикова и Рейхардта. Решение Толмина (по теории Прандтля) приводится для пограничного слоя конечной толщины, а решения Гертлера (по теории Прандтля — Трубчикова) и Рейхардта — для асимптотического пограничного слоя. Диффузионная задача для пограничного слоя конечных размеров решается на основании теории Тейлора. Толщину пограничного слоя выбирают исходя из принятого дефицита скорости на его границе (0,5 %, 1 %, 5 %, 10 % от скорости невозмущенного потока). При расчете неизотермической струи нестратифицированной жидкости необходимо использовать модель Толмина для нахождения кинематических характеристик и теорию Тейлора для определения поля температур. [c.232]

В работе [113] для наглядности расчетных зависимостей показаны графики, позволяющие провести анализ воздействия частоты вращения барабанов и интенсивности теплосъема на температуры шлакового слоя, плотности теплового потока и др. Полученные с помощью расчетной модели результаты установили закономерности затвердевания шлака при непрерывном гранулировании, что использовалось при реализации рассматриваемой технологии на полупромышленной и опытно-промышленной установках. [c.132]

Смесь горячей воды с газом. Ранее было показано, что режим истечения нагретой воды зависит как от начальных параметров, так и от относительной длины канала. Опытным путем установлено, что при lld>S A при степени недогрева воды до насыщения от О до 20° С процесс истечения критический и близок к термодинамически равновесному. С уменьшением относительной длины канала (lld<8) кризис течения сохраняется вплоть до //d = 0,5 (при р1>75 кгс/сж ), однако в вьрходном сечении процесс фазовых переходов не завершается. Метаста-бильное состояние потока не позволяет применить для расчета известные термодинамические зависимости. Экспериментально установлено, что присутствие воздуха в смеси ослабляет влияние длины канала на расходные характеристики, а критический режим истечения в исследованном диапазоне параметров устанавливается при любой степени недогрева воды до состояния насыщения, если объемное содержание газовой компоненты в омеси более 10%. Оказалось, что при построении расчетной модели истечения парогазоводяной смеси применимы те же граничные условия, что и при истече- [c.59]

Необходимость расчета истечения двухфазных смесей через отверстия и насадки актуальна для различных технических устройств, в частности, для систем аварийной защиты АЭС. Наиболее важной является задача об истечении насыщенной или не-догретой до температуры насыщения жидкости. Истечение такой жидкости сопровождается падением давления ниже локального давления насыщения, что приводит к парообразованию внутри канала. Наличие в потоке сжимаемой фазы создает возможность появления критического режима. Критические режимы истечения двухфазных потоков значительно отличаются от аналогичных режимов при истечении однофазной сжимаемой среды, где наступление критического режима связано с достижением в критическом сечении локальной скорости звука (см. п. 1.11.6). Так, если при однофазном критическом истечении в критическом сечении устанавливается давление, отличное от противодавления Рдр и не изменяющееся при дальнейшем снижении противодавления, то в двухфазном потоке достижение максимального критического расхода смеси не обязательно сопряжено с установлением в критическом сечении давления, не зависящего от противодавления [85]. При достижении максимальной плотности потокау з, , хотя и устанавливается давление р р, отличное от противодавления, но оно зависит от последнего в некотором диапазоне его изменения (рис. 1.92). Само определение скорости звука в двухфазном потоке не является однозначным, ибо оно зависит как от действительной структуры потока, так и от принятой физической модели процесса распространения волны возмущения, причем согласно [85] расчетные скорости звука в зависимости от принятой модели могут отличаться на порядок. [c.104]

В последние годы квазиодномерные модели нашли ирименение в задачах оптимизации, связанных с гиперзвуковыми летательными ан-паратами. Для этих целей в [22] построена одномерная математическая модель камеры сгорания водородовоздушного гиперзвукового прямоточного реактивного двигателя. В ее основе лежит использование кривой выгорания— зависимости полноты сгорания по воде от продольной координаты и от конструктивных особенностей камеры. Эта кривая, описываюгцая процессы смешения и горения (ире-врагцения в воду) водорода и кислорода, предполагалась известной из предварительных расчетно-экспериментальных исследований указанных процессов при сверхзвуковой скорости потока. В примерах [c.20]

Исходя из упрощенной модели смешения, Г. М, Бам-Зеликович определил расчетным путем зависимость ф (а) для некоторого диапазона углов раскрытия диффузора. В работах Г, Н, Абрамовича и его сотрудников (1960, 1961) для расчета характеристик потока в канале с внезапным расширением были с успехом использованы методы теории свободных струй, В этих же работах со держится обширный экспериментальный материал о таких течениях. [c.799]

Для малых размеров очагов эта модель работает хорошо, поскольку для них лучистый поток определяется наиболее нагретой областью пламени и проходит без изменения через факел. Для очагов больших размеров лучистый тепловой поток ослабляется, проходя через объем факела, что ведет к уменьшению расчетной температуры факела. На рис. 4.15 приведена зависимость падающего теплового потока, определенная по учебнику (кривая 5), но с исходными расчетными данными, полученными из анализа численного эксперимента. За расчетную те.мпературу принято Г = 0,9057"щах, и значение степени черноты согласно рис. 4.18 принято Еу = 0,7, соответствующее среднему значению в диапазоне критерия Ви = 5—10. При величине (X—0,50) = I м значения падающего лучистого потока, определенные по среднему с е/=0,7 и 7 = 0,905Гтах, меньше значения, полученного по результатам численного эксперимента, на 17 % и при значении (К—0,5Д)=6 м выше на 44%, что следует считать вполне удовлетворительным. Анализ приведенных данных позволяет сделать вывод о хорошем качественном и количественном совпадении рассмотренной модели радиационного теплообмена между локальным очагом пожара и вертикальными конструкциями с экспериментальными исследованиями. Модель хорошо работает как при горении жидких, так и при горении твердых веществ. [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...