Пограничный слой жидкости и газа

ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ЖИДКОСТИ и ГАЗА [c.681]

ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ жидкости и ГАЗА [c.689]

Физические параметры капельных жидкостей и газов изменяются с изменением температуры. Поэтому при обработке опытных данных за определяющую температуру, при которой берутся значения физических величин, принимают среднюю температуру потока или стенки или среднюю температуру пограничного слоя [c.428]

В уравнениях (8.1.1) и (8.1.2) - коэффициент турбулентности струйного течения, который принимается для струи круглого сечения от 0,04 4 до 0,08 3 , а для плоскопараллельной струи 0,9-0,12 3 . Однако расчетные зависимости по определению величин а и Р струйных течений, состоящих из высоконапорной жидкости и низконапорного газа в свободно истекающем струйном течении неизвестны. В связи с этим, были выполнены экспериментальные исследования по определению углов расширения газожидкостного пограничного слоя а и сужения жидкостного потенциального ядра струи р. Кроме того, в задачу данных экспериментальных исследований входила проверка теоретических основ метода расчета процессов эжекции и тепломассообмена в многокомпонентном свободно истекающем струйном течении. Для этого экспериментально определялись [c.187]

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]

Поскольку многие жидкости и в первую очередь наиболее распространенные — вода и воздух — характеризуются весьма малой вязкостью, то в практически важных задачах силы вязкости достаточно часто играют ничтожную роль почти во всем поле течения. Мерой отношения инерционных и вязкостных сил является число (критерий) Рейнольдса Re = рн // 1, где w и / — характерные для рассматриваемой задачи масштабы скорости и длины. При Re 1 силы вязкости несущественны во всей области течения, кроме тонкого пограничного слоя (хотя влияние этого слоя на характеристики течения и, в частности, на сопротивление, испытываемое движущимся в жидкости телом, в общем случае весьма существенно). Если пограничный слой не отрывается от обтекаемой поверхности, то поле скоростей и давлений за пределами погранслоя может быть найдено методами классической механики идеальной жидкости. Важную область применения теории невязкой жидкости представляют собой течения со свободной поверхностью. Такой тип течений был рассмотрен в гл. 3 применительно к анализу устойчивости границы раздела жидкости и газа. В настоящей главе методы теории течений со свободной поверхностью будут использованы при рассмотрении движения паровых (газовых) пузырьков в жидкости. [c.183]

Движение жидкостей и газов определяется процессами переноса импульса, тепла и вещества, поэтому в книге показывается общность уравнений этих переносов, рассматриваются теория подобия, движение в трубах, а также изучается не только динамический пограничный слой, но и тепловой, и диффузионный. Такое изложение приближает курс к механике сплошных сред. [c.3]

Так как практически величины скорости, температуры и концентрации к своим значениям на внешней границе стремятся асимптотически (рис. ХП.2), то при эксперименте толщина слоя определяется условно. Обычно за толщину слоя принимают такое значение координаты у, при котором скорость, температура или концентрация в точке отличаются от соответствующей величины вне слоя на 1—2% (например, и = 0,98 7). В механике жидкостей и газов часто пользуются более строго определенными толщинами пограничного слоя. Рассмотрим физический смысл некоторых других характерных толщин пограничного слоя. [c.295]

Дифференциальные уравнения пограничного слоя. Теория конвективного теплообмена рассматривает процессы переноса теплоты в движущихся жидкостях и газах (см. 1.1). Для широкого круга практически важных задач [c.37]

Представление о пограничном слое оказалось плодотворным по двум главным причинам. Во-первых, появилась возможность производить построение теории движения вязкой жидкости и газа на основе известных решений уравнений для идеальной жидкости и газа. Во-вторых, сложные уравнения Навье — Стокса в тонком пограничном слое оказалось возможным заменить более простыми уравнениями теории пограничного слоя. [c.254]

Многолетний опыт исследований показал, что наиболее чувствителен а к коэффициенту теплопроводности газа, рост которого благотворно влияет и на теплообмен. Это явление одинаково хорошо объясняется любым из предложенных механизмов теплообмена. Даже согласно самой простой модели ламинарного пограничного слоя , выдвинутой и развиваемой М. Лева, увлекшимся чрезмерно далекими аналогиями с жидкостью (из-за внешнего сходства с ней, кипящей, псевдоожиженного газом [c.146]

Из последних уравпений видно чтобы левая часть уравнения (1-14) была равна нулю, должна быть равна нулю субстанциональная производная. Как показано выше, вследствие низких значений чисел Рейнольдса не только пограничный слой, но и в целом поток газа над поверхностью жидкости является ламинарным. При ламинарном течении, как известно, гидродинамический пограничный слой в обычном понимании (как слой с градиентом скорости) отсутствует, так как толщина такого слоя становится равной половине поперечного размера канала. Иначе говоря, в некоторой области вокруг капель (между поверхностями соседних пленок или частиц жидкости), как следует из определения ламинарного течения, имеет место движение газа относительно жидкости в виде отдельных слоев без поперечных составляющих скорости [51]. [c.29]

Как уже указывалось в главе 1, пограничный слой пересекают молекулы окружающего газа, которые, образуя локальный поток Осл, соприкасаются с поверхностью жидкости, приобретая энергию, соответствующую температуре жидкости, и переносят ее общему потоку газа. Учитывая, что температура жидкости изменяется в процессе тепло- и массообмена от до /ж. к и что рассматриваем среднюю за весь процесс, т. е. постоянную для данного процесса приведенную теплоемкость газа Сг, количество теплоты, переданной в пограничном слое, определим, как для жидкости и газа по формуле [c.50]

Результаты расчета средних температур жидкости и газа, представленные на рис. 4-7, качественно и количественно близки данным, полученным, например, по методу, изложенному в работе [26]. Был выполнен также вариант расчета с квадратическим распределением параметров после смыкания слоев, который показал, что, во-первых, предложенный метод обеспечивает соответствие средних параметров и количества переданной теплоты независимо от профиля (линейного или квадратического) и, во-вторых, что локальные параметры газа по оси потока, которые зависят от профиля распределения температур и концентраций сред, имеют отклонения от реальных, т. е. квадратический профиль так же, как и линейный, является приближенным. Это приближение основано на аппроксимации профиля полиномом второй степени и соблюдении граничных условий только в двух точках (у = О, г/ = бм). Точный профиль может быть определен путем решения дифференциальных уравнений пограничного слоя, составленных без упрощений и допущений с учетом всех факторов, влияющих на взаимосвязанные процессы тепло- и массообмена [34]. [c.123]

Ламинарный пограничный слой несжимаемой жидкости. В теории ламинарного пограничного слоя при больших величинах числа Рейнольдса считают, что силы инерции и вязкие силы имеют в пределах пограничного слоя один и тот же порядок. Это приводит к значительному упрощению общих уравнений движения жидкости или газа, позволяя сх проинтегрировать в некоторых частных случаях. В частности, вводя толщину пограничного слоя о, например, как расстояние от стенки до точки, где скорость отличается на 1% от скорости невозмущенного потока, получим, что Ь будет иметь порядок величины [c.682]

Л. В. Козлов. Экспериментальное определение закона теплообмена для турбулентного пограничного слоя в сверхзвуковом потоке.— В сб. Использование теплообмена в потоках жидкости и газа . Под ред. В. К. Кошкина. Изд-во Машиностроение , 1965. [c.221]

Мы рассмотрим ламинарное и турбулентное течение жидкостей и газов в трубах и вдоль внешней поверхности тел. Для одного случая — ламинарного пограничного слоя газа на внешней поверхности — получим простое приближенное решение. [c.311]

Но это уравнение полностью совпадает с уравнением (12-10), которое было получено и решено для пограничного слоя жидкости, движущейся с умеренной скоростью. В решении требуется только заменить t на t. Если все физические свойства газа считаются постоянными, уравнение (13-6) идентично с уравнениями (4-37) или (10-2), 330 [c.330]

Ламинарный пограничный слой. Изложение теории ламинарного пограничного слоя и его расчета можно найти в книгах по механике жидкостей и газов (см., например, монографию Л. Г. Лойцянского. [16]). [c.56]

Теория пограничного слоя, основы которой заложены Л. Прандтлем в 1904 г., оказалась весьма эффективной при решении задач по сопротивлению, возникающему от трения жидкости о поверхность обтекаемого тела. Она позволяет установить, какую форму должно иметь обтекаемое тело, чтобы не возникало отрыва потока, а при появлении отрыва — вычислить возникающее при этом сопротивление давления. Эта теория в большой мере определяет основу современной механики жидкости и газа. Ею широко пользуются для решения задач по теплообмену в различных случаях, в том числе и осложненному массообменом (поступление в пограничный слой газов и паров при реализации теплозащиты или испарении жидкости с обтекаемой поверхности). С помощью точных и приближенных методов теории пограничного слоя удается получить надежные данные по трению и тепломассообмену там, где невозможно применение в полном виде законов переноса различных свойств в жидкостях и газах из-за математических трудностей. [c.3]

Широкие возможности теории пограничного слоя объясняют тот факт, что для инженеров, работающих в отраслях промышленности, связанных с проблемами движения жидкостей и газов, понятие пограничного слоя стало привычным. Без теории пограничного слоя нельзя решать многие задачи современной техники. [c.3]

Встают вопросы как можно определить скорости тепло- и массопе-реноса через элемент поверхности раздела при условии, если даны состояния основных масс жидкости и газа Какова природа переносимого вещества Какова при этом роль проводимости пограничных слоев жидкости и газа [c.26]

В опубликованных книгах по аэро- и гидродинамике отрыву посвящаются небольшие разделы, большинство же результатов исследований публикуется в многочисленных журналах, докладах, отчетах. Книга Чжена является первой, специально посвященной отрыву монографией, причем автор попытался собрать материалы, относящиеся как к сущности явления, методам расчета, так и результатам экспериментальных исследований отрыва ламинарного и турбулентного пограничных слоев жидкости и газа. [c.6]

Иногда при расчете процессов тепло-и массообмена, например, в контактных аппаратах кондиционирования воздуха, используют разности t — tx, d — йж [26]. Эти разности имеют ту особенность, что они могут менять свой знак в одном и том же процессе тепло-и массообмена. Например, разность d — dm меняет знак при нагреве воды от температуры ниже точки росы начального состояния воздуха до температуры, которая меньше начальной температуры воздуха по смоченному термометру, но больше температуры точки росы. Это ослох<няет расчет, так как возникает необходимость в разделении реактивного пространства аппарата на отдельные участки и т. д. В то же время разности — d и ttA — tx никогда не меняют знака и ими удобно пользоваться в расчетах. Другие разности, d — d,K и t — U, тоже не меняют знака, но при определении dx необходимо учитывать дополнительные условия (влияние скачка влагосодержания, изменение температуры в пограничном слое жидкости и др.), а температура газа t не определяет его энтальпии. Разделение же и взаимо-увязка теплообмена по явной и скрытой теплоте делается обычно при упрощающих предпосылках об отсутствии указанного сложного распределения потенциалов в пограничном слое, что в конечном итоге приводит к эмпирическим формулам и узким диапазонам их применения. Поэтому рекомендуется использование разностей d — d, U — tx- [c.37]

НУССЕЛЬТА число — безразмерный коэф. стационарного теплообмена между поверхностью тела и потоком жидкости или газа в случае естественной или вынужденной конвекции. Предполагается, что передача теплоты осуществляется теплопроводностью в тонком пограничном слое жидкости или газа, образующемся на поверхности тела. Н. ч. Ки аИк, где а — коэф. теплоотдачи от поверхности тела к жидкости или газу (или наоборот), I — характерный размер тела, к — коэф. теплопроводности жидкости или газа. Иногда вводят также местное Н. ч. Ки = а х)х/к, где х — координата рассматриваемой точки тела. Назв. по имени В. Нус-сельта (Е. К. Nupelt). [c.369]

Определим теперь коэффициент сопротивления, которое газовый пузырек оказывает набегающе.л1у на него потоку жидкости. Будем считать, что полное сопротивление складывается из сопротивления, вызванного вязким пограничным слоем жидкости на поверхности пузырька, и сопротивления, обусловленного изменением распределения давления вдоль поверхности пузырька. Первый из названных вкладов в коэффициент сопротивления обо значим через сл . Его можно определить, интегрируя безразмерную тангенциальную компоненту тензора напряжений по поверхности пузырька газа. Поскольку вязкий пограничный слой не существует в области, где происходит отрыв пограничного слоя [c.74]

Решение. На границе жидкости с газом должна обращаться в нуль не самая касательная составляющая скорости жидкости, а лишь ее нормальная производная (вязкостью газа пренебрегаем.) Поэтому градиент скорости вблизи поверхности не будет аномально велик, пограничный слой (в том виде, о котором шла речь в 39) будет отсутствовать, а потому будет отсутствовать (почти по всей поверхности пузырька) также и явление отрыва. При вычислении диссипации энергии с помощью объемного интеграла (16,3) можно поэтому во всем пространстве пользоваться распределением скоростей, соответствующим потенциальному обтеканию шара (задача 2 10), пренебрегая при этом ролью поверхностного слоя жидкости и очень тонкого турб лент-ного следа. Производя вычисление по формуле, полученной в задаче к 16, найдем [c.258]

Рис. 8.11. Изменение углов расп1щ>ения пограничного слоя а и сужения потенциального ядра Р струйного течения жидкости, эжектирующей газ в зависимости от чисел Вебера (We) и Рейнольдса (Ке)

Для углов расширения пограничного слоя а и сужения потенциального ядра струи Р были получены по две зависимости от давления нагнетания жидкости Р при практически постоянном давлении газа на входе струйного аппарата Р = onst. Величины углов а и Р возрастают с увеличением давления нагнетания жидкости Р от 0,9 до 2,4 МПа при давлении эжектируемого воздуха = 0,098-0,102 МПа. Причем величины углов расширения пограничного слоя а, полученные в аппарате с камерой смешения 27 мм, больше величин а, полученных в аппаратах с камерой смешения 23 мм. А величины углов сужения потенциального ядра р, полученные в аппаратах с камерой смешения 27 мм, меньше величин Р, полученных в аппаратах с камерой смешения 23 мм. В связи с этим возник вопрос какова причина этих рассуждений Для его решения на график рис. 8.8 нанесли максимальные величины КПД Т], а на график рис. 8.9 соответствующие этим КПД величины коэффициентов эжекции (Уд, полученные из экспериментальных характеристик струйных течений в аппаратах с камерами смешения диаметром 27 и 23 мм. [c.193]

По современным представлениям механики жидкости и газа в законе Ньютона-Петрова под градиентом скорости понимается градиент скорости потока вязкой среды. При этом на поверхности твердой стенки скорость вязкой среды принимается равной нулю, на границе возмущенного (пограничного) слоя для внещнего обтекания и на оси для движения в симметричных трубах - максимальной. Такое представление градиента скорости, при правильном использовании граничных условий, приводит к распределению скоростей и сопротивления трения, соответствующим многочисленным результатам экспериментов, особенно для ламинарного движения. При этом в качестве масштаба скорости используется или максимальная, или средняя (среднерасходная) скорость. Однако распределения скоростей, отнесенные к эти.м масштабам скоростей, не обладают свойством универсальности при изменении числа Рейнольдса или условий на омываемой поверхности. [c.18]

Изложены физические свойства жидкостей и газов, общие з коны гидромеханики и фуидаиеитальные прикладные задачи, наиболее актуальные для машиностроения теория гидравлических сопротивлений, одномерные течения вязких жидкостей н газа, потенциальные течения несжимаемой среды, течения вязкой жидкости в малых зазорах (щелях) машин, теория пограничного слоя и др. [c.2]

Людвиг Прандтль (1875—1953) — немецкий ученый в области механики, один из основателей экспериментальной аэродинамики. Наиболее значительные результаты получил в области течений вязких жидкостей и газов. Создал полу-эмпирическую теорию турбулентности, нашедшую широкое применение, получил фундаментальные результаты в теории пограничного слоя, проявив при этом уникальную физическую интуицию и глубокое понимание сущности явлений. В Геттингенском университете создал школу гидроаэродинамики, которая известна крупными научиыми достижениями, [c.94]

Над поверхностью испарения воды всегда образуется диффузионный пограничный слой, состоящий из газа и водяных паров. Парциальное давление водяных паров у поверхности раздела максимально и соответствует насыщенному состоянию при пов (рис. 19.2). По толщине пограничного слоя оно уменьшается до значения рпа — парциального давления вдали от поверхности испарения. Парциальное давление газа, согласно закону Дальтона, можно определить как Рг—р—Рп-Если полное давление по всему объему парогазовой смеси одинаково (р = сопз1), то градиенты парциального давления пара и газа равны по абсолютной величине и обратны по направлению дрп/ду = —дрг/ду. Следовательно, в направлении, обратном направлению диффузии пара, т. е. от парогазовой среды к поверхности жидкости, будет диффундировать газ. [c.455]

Зевелевич Ф. С. Горение графита в химически равновесном пограничном слое. — Механика жидкости и газа , [c.380]

Изменение температуры газа по сухому термометру происходит в другом пограничном слое — слое ненасыщенного газа (рис. 2-1). Это изменение — от температуры на границе до температуры t в потоке газа — вызывает соответствующее распределение концентраций пара и влагосодержания газа. При движении жидкости в аппарате влагосодержание газа на границе пограничных слоев насыщенного и ненасыщенного газа меняется в процессе тепло- и массообмена от i/ до (согласно соответствующим этому влагосодержаиию температурам iiM и [c.50]

Процессы переноса вещества представляют собой предмет особой теории массообмена. Во многих случаях массообмен непосредственно связан с теплопередачей, и оба процесса существенно влияют друг на друга. Так, например, одним из эффективных способов защиты элементов машин от воздействия потока газа высокой температуры является так называелГое пористое охлаждение, рри таком способе защиты охлаждающая среда (газ, испаряемая жидкость) вводится через пористую стенку в пограничный слой основного потока газа и, воздействуя на этот поток, существенно меняет интенсивность теплообмена. [c.417]

Следует отметить, что многие вопросы, рассмотренные в первых тринадцати главах книги проф. Кэйса, в той или иной степени освещены в книге Якоба Вопросы теплопередачи , вышедшей у нас в- I960 г., в книге А. А. Гухмана Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена (1967 г.), в учебнике С. С. Кутателадзе Основы теории теплообмена / (1970 г.). Отдельные вопросы, затронутые проф. Кэйсом, значительно обстоятельнее рассмотрены в монографиях Г. Шлихтинга Теория пограничного слоя (1969 г.), Б. С. Петухова Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах (1967 г.), Л. Г. Лой-цянского Механика жидкости и газа (1970 г.). [c.4]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...