Пограничный слой и турбулентность

ПОГРАНИЧНЫЙ слой и ТУРБУЛЕНТНОСТЬ [c.426]

Фиг. 70. Коэффициент восстановления при обтекании пластин ламинарным пограничным слоем и турбулентным пограничным слоем.

При подобных расчетах необходимо иметь в виду описанные выше парадоксы, а также большое разнообразие течений, удовлетворяющих теории невязкого обтекания при наличии завихренности. В теоретической гидродинамике это разнообразие иногда как бы остается в тени из-за того, что слишком много внимания уделяют теоремам существования и единственности кстати сказать, при доказательстве таких теорем часто исходят из нереальных допущений. Это подчеркивается в большинстве книг по современной гидродинамике (например, в работах [3] и [24]), где с самого начала указывают, что возможна неоднозначность решений, а также отмечают такие удивительные экспериментальные явления, как пограничные слои и турбулентность. [c.45]

Таким образом, проблема устойчивости в широком смысле должна включать вопрос о взаимодействии между пограничным слоем и внешним потоком, в частности, между пограничным слоем и ударной волной. На больших высотах, т. е. в среде с малой плотностью, излучаемое тепло также должно быть принято во внимание Охлаждение стенки, вследствие излучения может увеличить устойчивость ламинарного пограничного слоя в широких пределах. Что касается вполне развитой теории турбулентного пограничного слоя и турбулентного отрыва, то эти задачи не были решены даже в случае несжимаемой жидкости. Задача об отрыве в сверхзвуковом потоке тесно связана с задачей об образовании ударных волн. Этот вопрос будет рассмотрен в разделе 12. Он имеет фундаментальное значение для проблемы перехода через скорость звука. [c.50]

Данная глава состоит из пяти разделов, 1. Запаздывание по времени и гистерезис при наступлении кавитации. 2. Возникновение кавитации в потоках вязкой жидкости с учетом влияния пограничного слоя и турбулентности. 3. Влияние шероховатости поверхности. 4. Влияние силы тяжести. 5. Влияние термодинамических свойств жидкостей на кавитацию в гидромашинах. Каждый из перечисленных эффектов может вызвать масштабный [c.257]

Значительно развито содержание глав VHI—XI, посвященных общей динамике вязких несжимаемых жидкостей и газов, включая сюда теорию пограничного слоя и турбулентных движений. В этих главах изложены многие новые вопросы, относящиеся к динамике вязких неньютоновских и электропроводных жидкостей в магнитном поле, к результатам современных машинных расчетов точных решений уравнений Стокса, включая неизотермические движения и свободную конвекцию, к новым методам расчета пограничных слоев в несжимаемых жидкостях и в газовых потоках больших скоростей и к современным представлениям о турбулентности и ее применениям к некоторым прикладным задачам. [c.2]

Некоторые очень важные разделы гидромеханики и механики твердых тел не включены в этот курс, так как, кроме общего курса механики сплошной среды, имеются дополнительные специальные курсы и другие книги, где более подробно развиваются соответствующие теории. Это относится, например, к теории плоскопараллельных движений жидкости и газа, к теории неустановившихся движений газа, к теории волн на поверхности тяжелой жидкости к более детальной теории размерности и подобия в механике, к теории пограничного слоя и турбулентности, к подробной теории пластичности и ползучести и к многому другому. [c.8]

Для определения влияния любого размерного фактора на коэффициент теплоотдачи необходимо выразить все безразмерные числа через входящие в них размерные величины и получить зависимость а от всех размерных величин в явном виде. Но скорость входит только в одно безразмерное число Re, поэтому степень ее влияния на а равна степени влияния Re на Nu. Для продольного обтекания пластины — при ламинарном течении в пограничном слое и — при турбулентном. [c.212]

Рейнольдса, и течение перестает быть стационарным, несмотря на постоянство скорости обтекания Voo- При атом некоторая часть жидкости время от времени вырывается из кольцевого вихря и сносится вниз но потоку. Указанные колебания вихря сопровождаются колебаниями продольной силы /р, и появлением колеблющейся значительной поперечной (перпендикулярной к скорости потока) силой на сферу (средняя по времени величина которой равна нулю). Резкое падение С при Re,, Ю связано с переходом ламинарного пограничного слоя в турбулентный режим, что приводит к затягиванию точки отрыва погранслоя вниз по потоку и уменьшению сопротивления. [c.251]

Реальная физическая задача об обтекании заданного тела, разумеется, однозначна. Дело в том, что в действительности не существует строго идеальных жидкостей всякая реальная жидкость обладает какой-то, хотя бы и малой, вязкостью. Эта вязкость может практически совсем не проявляться при движении жидкости почти во всем пространстве, но сколь бы она ни была мала, она будет играть существенную роль в тонком пристеночном слое жидкости. Именно свойства движения в этом (так называемом пограничном) слое и определят в действительности выбор одного из бесчисленного множества решений уравнений движения идеальной жидкости. При этом оказывается, что Е общем случае обтекания тел произвольной формы отбираются именно решения с отрывом струй (что фактически приводит к возникновению турбулентности). [c.34]

При турбулентном течении с ростом числа Рейнольдса убывает толщина пограничного слоя и, как показывают теоретические расчеты, толщину пограничного слоя можно оценить ио формуле [c.147]

Второй важной задачей, связанной с переходом ламинарного пограничного слоя в турбулентный, является вычисление основных параметров течения в переходной области. В настоящее время нет строгой теории переходной области в силу сложности происходящих процессов, поэтому при проведении количественных оценок в переходной области приходится использовать различные эмпирические и полуэмпирические методы. [c.312]

Переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный происходит при критическом значении критерия Рейнольдса. Опыт и теоретическое исследование показывают, что для тонкой пластинки такой переход имеет место примерно при [c.319]

Турбулентное движение - это сложное движение материи - сплошной среды - жидкости, газа и плазмы. Турбулентное движение возникает или при движении потока вязкой феды возле твердой поверхности, или при относительном движении двух потоков вязкой среды. В зависимости от конкретного движения внешние признаки, характерные только для турбулентного движения, могут быть различными. В сравнении с ламинарным турбулентное движение в трубах и каналах характеризуется резким увеличением сопротивления. При струйном течении ст]эуя, вытекающая из отверстия, имеет меньшую скорость, чем ламинарная нормальное сечение струи больше и струя быстрее размывается. При внешнем турбулентном движении толщина пограничного слоя и сопротивление движению больше. Теплообмен между турбулентным потоком и твердой поверхностью происходит более интенсивно, чем при ламинарном движении. [c.11]

Т — температура х, у — прямоугольные координаты т и д — касательное напряжение трения и плотность теплового потока в пограничном слое. Для турбулентного потока величины д и х являются суммой молекулярных и турбулентных значений этих параметров. [c.28]

Особый интерес представляет неустойчивость ламинарного течения в пограничном слое и возникновение в кем турбулентности. Значимость этого вопроса определяется тем, что во многих случаях встречаются смешанные пограничные слои с участками ламинарного и турбулентного режимов. Для расчета таких слоев необходимо располагать не только методами расчета каждого из них, но и способами определения размеров переходной зоны или, по крайней мере, положения точки перехода. Рассмотрим в общих чертах переходные явления в пограничном слое на плоской пластине. [c.361]

Из других факторов, влияющих на переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный, следует указать кривизну и шероховатость обтекаемой поверхности. [c.363]

Течение в области турбулентного плоского источника обладает всеми свойствами пограничного слоя и потому описывается уравнениями (9.3). Поскольку в струе dp/dx = О, то и U dU/dx = 0. При этом уравнения (9.3) приобретают вид [c.382]

Переход ламинарного пограничного слоя на пластине в турбулентный сопровождается изменение.м законов нарастания толщины пограничного слоя и распределения продольных скоростей. [c.397]

Течение в области турбулентного плоского источника обладает всеми свойствами пограничного слоя, и его уравнения могут быть получены из уравнений Рейнольдса при следующих исходных предпосылках вязкостными членами можно прене- [c.420]

УСТОЙЧИВОСТЬ ЛАМИНАРНОГО ПОГРАНИЧНОГО слоя и ВОЗНИКНОВЕНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ [c.88]

Исследование процессов управления движением вязкой газовой среды и соответствующим изменением силового и теплового воздействия непосредственно связано с изучением устойчивости ламинарного пограничного слоя и его перехода в турбулентное состояние. В связи с этим важно знать, какой тип пограничного слоя встречается с большей вероятностью — турбулентный или ламинарный. Следует отметить, что наиболее распространенным является взгляд на турбулентное движение жидкости как на более естественное ее состояние и признание того факта, что ламинарное движение встречается при таких небольших числах Рейнольдса, когда отклонение от этогО движения, вызванное возмущениями, имеет тенденцию к затуханию. [c.88]

Теоретические данные о потере устойчивости вместе с экспериментальными результатами могут быть использованы для нахождения точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный в зависимости от градиента давления. Из физических соображений ясно, что в области снижения давления расстояние между точками потери устойчивости и перехода [c.96]

Исследование вихревого установившегося потока производится в двумерных решетках, в частности, в плоском потоке невязкой несжимаемой жидкости через вращающиеся круговые рещетки. Течение вязкой жидкости изучается в плоских установившихся потоках при больших числах Рейнольдса, когда влияние вязкости сводится к образованию на профилях пограничного слоя и турбулентных следов за решеткой. [c.14]

Наконец, при числах Рейнольдса больших 5-10 и меньших 5-10 части поверхности тела, покрытые ламинарным пограничным слоем и турбулентным пограничным слоем, являются ве.лнчинами одного и того же порядка это—так называедюя переходная область. Коэффициент лобового сопро- [c.595]

Для решения задачи без этих допущений необходимо отойти от упрощенной схемы потока и рассмотреть наряду с турбулентным ядром и турбулентный пограничный слой, состоящий из переходного слоя и вязкого подслоя. Имея в виду, что величины, относящиеся к внешней границе слоя и подслоя, будут соответственно без штриха и со штрихом, относящиеся к твердым и жндким (газообразным) компонентам с индексом т и без ил-декса и относящиеся ко всему потоку — с индексом п , рассмотрим последовательно касательные напряжения и тепловые потоки в вязком подслое, а затем в промежуточном слое и турбулентном ядре. [c.185]

Суть данного явления состоит, видимо, в следующем. Турбулентная струя жидкости, эжектирующая газ, имеет небольшие углы расширения пограничного слоя и потенциального ядра (см. рис. 8.35). В связи с этим, для того чтобы захватить из окружающего пространства газ в количестве, равном количеству газа, захватываемому струей кавитирующей жидкости, турбулентной струе необходимо пройти довольно бол1>шое расстояние от выхода сопла. Кавитационная струя за счет того, что она состоит в основном из парожидкостной смеси с очень низким статическим давлением, интенсивно захватывает газ из окружающего пространства, имеющего более высокое давление, чем статическое давление в струе кавитирующей жидкости. Газ под действием разности давлений проникает внутрь струи, замещая внутри нее пар. Скорость проникновения газа внутрь струи довольно высока. Не величина, сщененная из выражения (4.2.3) после подстановки в него экспериментальных величин давления газа = 0,01 МПа и давления в струе Р = 0,004 МПа, при = 0,3 составляет порядка 200 м/с. Имея такую скорость, газ проникает внутрь струи и полностью замещает в ней пар на расстоянии порядка 0,2 мм от выхода сопла. Количество газа, заместившего пар, т.е. захваченного струей кавитирующей жидкости, рассчитанного из выражения (5.15) и представленного в виде коэффициента эжекции, равно U 1 = 4,2143, что составляет 88% от всего захваченного струей газа (см. рис. 8.36). Это подтверждает вывод о том, что модель процесса эжектирования низконапорной среды сгруей кавитирующей жидкости качественно и количественно верно отражает протекание данного процесса. [c.212]

При турбулентном течении ередняя екорость почти поетоянна по всему поперечному сечению трубы. Только лишь у самых стенок трубы в тонком пограничном слое, заторможенном вследствие вязкости жидкости, скорость резко убывает до нуля. Следовательно, влияние вязкости при турбулентном течении имеет существенное значение только в пограничном слое и вне его жидкость с достаточной степенью точности можно считать идеальной. [c.146]

Здесь X — расстоянпе от передней кромки пластины.) Наиболее характерным признаком такого перехода на пластине является резкое увеличение толщины пограничного слоя и напряжения трения на стенке. Одной из особенностей пограничного слоя на пластинке является то, что вблизи передней кромки он всегда ламипарен и только на некотором расстоянпп х р начинается переход в турбулентный режим течения. Ввиду сложности движения в переходной области и небольшой ее протяженности обычно пренебрегают конечными размерами этой области, т. е. считают, что переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный происходит при X = скачком. [c.282]

Существует два способа расчета параметров жидкости в пограничном слое. Первый способ заключается в численном решении системы дифференциальных уравнений пограничного слоя, впервые полученных Прандтлем, и основывается на использева-нии вычислительных машин. В настоящее время разработаны различные математические методы, позволяющие создавать рациональные алгоритмы для решения уравнений параболического типа, к которому относится уравнение пограничного слоя. Такой подход широко используется для определения характеристик ламинарного пограничного слоя. Развиваются приближенные модели турбулентности, применение которых делает возможным проведение расчета конечно-разностными численными методами и для турбулентного потока. Второй способ состоит в нахождении методов приближенного расчета, которые позволяли бы получить необходимую информацию более простым путем. Такие методы можно получпть, если отказаться от нахождения решений, удовлетворяющих дифференциальным уравнениям для каждой частицы, и вместо этого ограничиться отысканием решений, удовлетворяющих некоторым основным уравнениям для всего пограничного слоя и некоторым наиболее важным граничным условиям на стенке и на внешней границе пограничного слоя. Основными уравнениями, которые обычно используются в этих методах, являются уравнения количества движения и энергии для всего пограничного слоя. При этом, однако, необходимо задавать профили скорости и температуры. От того, насколько удачно выбрана форма этих профилей, в значительной степени зависит точность получаемых результатов. Поэтому получили распространение методы расчета параметров пограничного слоя, в которых для нахождения формы профилей скорости и температуры используются дифференциальные уравнения Прандтля или их частные решения. Далее расчет производится с помощью интегрального уравнения количества движения. [c.283]

Многообразие факторов, влияющих на процесс теплообмена в соплах, и недостаточно полное экспериментальное исследование этого процесса затрудняют построение единой методики расчета. Имеется несколько методов расчетной оценки теплоотдачи в соплах, более или менее полно отражающих специфику процессов теплообмена в этих условиях. Наиболее простой метод расчета предложен Бартцем. Он основан на теории турбулентного пограничного слоя и не учитывает влияния отрицательного градиента давления на развитие пограничного слоя. В соответствии с этим методом местный коэффициент теплоотдачи определяется уравнением [c.389]

Осредненные уравнения движения. Уравнение (11.15), описывающее движение жидкости в пограничном слое, и уравнение (11.21), определяющее плотрость потока импульса, имеют самое общее значение, т. е.,справедливы как для ламинарного, так и для турбулентного движения жидкости. В эти уравнения входит действительная или полная скорость движения жидкости, [c.397]

Измерения, выполненные в [2], показали, что в щироком диапазоне изменения диаметра нити (с1 = 3,44-41,6 мкм) влияние стенки канала на показания термоанемометра проявляются только в области вязкого подслоя. Протяженность области влияния стенки в универсальнном представлении ц — угШхЬ) одинакова для ламинарного и турбулентного пограничного слоя и линейно зависит от диаметра нити. [c.205]

Выполняя профиль таким, чтобы его наиболее толстое сечение, приблизительно или точно совпадающее с сечением минимума давления, располагалось по возможности близко к задней кромке профиля, можно увеличить или затянуть участок ламинарного пограничного слоя и уменьшить участок турбулентного. При этом общее сопротивление трению уменьшится. Такие профили называют ламинаризованными. [c.398]

Reкp = 4-10 [эти числа Рейнольдса вычисляются согласно (1.10.1) соответственно по координатам начала и конца области перехода = х р и Хкр = Хкр см. рис. 1.10.1]. Эти значения иногда называют соответственно первым и вторым критическими числамиРей-н о л ь д с а. Указанная область перехода характеризуется быстрым нарастанием пограничного слоя и увеличением скорости вблизи стенки. В приближенных расчетах можно исходить из того, что ламинарный пограничный слой отделен от турбулентного областью перехода с бесконечно малыми размерами, т. е. поверхностью. Пересечение этой поверхности с обтекаемой стенкой фиксирует точку перехода. Координата этой точки определяется по критическому числу Рейнольдса [см. (1.10.1)], которое, в свою очередь, вычисляется как среднее между первым и вторым, критическими значениями этого числа. [c.90]

Приведенные ранее данные об устойчивости ламинарного пограничного слоя и его переходе в турбулентное состояние относились к газовым течениям с малой скоростью, когда влияние сжимаемости пренебрежимо мало. При больших скоростях это влияние оказывается существенным и должно приниматься во внимание при расчетах пограничного слоя. Такое влияние определяется в основном числом Маха набегающего потока Моз= VJao, (или местным числом Маха Vдля рассматриваемого сечения пограничного слоя). Другим параметром, играющим важную роль при исследовании сжимаемого пограничного слоя, является теплопередача между отбекаемой стенкой и средой. Характер и интенсивность теплопередачи зависят от разности температур восстановления стенки Гст- При этом в случае, если ло переходит а при Гг—Г [c.91]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...