Турбулентный перенос в вязком подслое

Турбулентный перенос в вязком подслое [c.157]

Л. Д. Ландау и В. Г. Левич выдвинули следующие соображения, позволяющие определить интенсивность турбулентного переноса в вязком подслое с точностью до постоянного множителя. [c.157]

Это выражение хорошо аппроксимирует опытные данные о распределении скоростей в промежуточном слое. Впервые такая аппроксимация была сделана Т. Карманом и В. А. Швабом. Ими же были выведены первые формулы теплоотдачи по трехслойной схеме турбулентного потока. Однако в этих формулах не учитывался турбулентный перенос в вязком подслое. [c.186]

Для расчета теплоотдачи в широкой области изменения чисел Рг и Re применима теоретическая формула, учитывающая турбулентный перенос в вязком подслое [Л. 7-13] [c.99]

В ламинарном потоке теплота поперек течения передается теплопроводностью, в турбулентном — теплопроводностью и конвекцией. Так как у неметаллических теплоносителей коэффициент теплопроводности сравнительно невелик, в турбулентном ядре теплота в,основном переносится конвекцией. При этом основным термическим сопротивлением при передаче теплоты поперек турбулентного потока является вязкий подслой. В результате основное изменение температуры жидкости в поперечном сечении сосредоточивается у стенки, в турбулентном ядре температура изменяется сравнительно мало (рис. 11-1). В жидких металлах теплопроводность велика и может конкурировать с процессом [c.242]

Для процессов теплоотдачи режим движения рабочей жидкости имеет очень большое значение, так как им определяется механизм переноса тепла. При ламинарном режиме перенос тепла в направлении нормали к стенке в основном осуществляется путем теплопроводности. При турбулентном режиме такой способ переноса тепла сохраняется лишь в вязком подслое, а внутри турбулентного ядра перенос осуществляется путем интенсивного перемешивания частиц жидкости. В этих условиях для газов и обычных жидкостей интенсивность теплоотдачи в основном определяется термическим сопротивлением пристенного подслоя, которое по сравнению с термическим сопротивлением ядра оказывается определяющим. В этом легко убедиться, если проследить за изменением температуры жидкости в направлении нормали к стенке (рис. 2-2). Как видно, наибольшее изменение температуры происходит в пределах тонкого слоя у поверхности, через который тепло передается путем теплопроводности. Следовательно, как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения вблизи самой поверхности применим закон Фурье [c.34]

Жидкости, у которых 1 (все неметаллические капельные жидкости). У этого класса жидкостей молекулярный перенос количества движения интенсивней молекулярного переноса тепла. Толщина теплового пограничного слоя меньше толщины динамического слоя, и турбулентный перенос тепла становится заметным как в непосредственной близости к вязкому подслою, так и в вязком подслое. Последнее отчетливо проявляется в средах с числом Рг> 00. [c.65]

Качественное отличие турбулентных пульсаций в вязком слое от турбулентных пульсаций в ядре потока заключается в том, что возмущения в вязком слое не могут возникать и развиваться самопроизвольно, а проникают из турбулентного ядра, затухая по мере приближения к твердой стенке. В связи с этим изменение интенсивности турбулентного переноса с расстоянием от стенки в вязком слое существенно больше, чем в ядре потока. По формуле (9.95) в вязком подслое [c.188]

Учет особенностей механизма переноса импульса и теплоты в вязком подслое турбулентного потока, различия скоростей изменения импульса и теплосодержания молей при их поперечном перемещении, а также учет вклада молекулярной вязкости и теплопроводности в процессы переноса при турбулентном течении теплоносителя позволил получить модификацию гидродинамической аналогии, единую для газов, капельных жидкостей и жидкометаллических теплоносителей в виде [92] [c.212]

По определению в вязком подслое р,3>(Х7. т. е. распределение скоростей в пей практически полностью определяется молекулярным трением (так сказать, имеет ламинарный характер ). Однако соотношение турбулентного и молекулярного переносов теплоты определяется по формуле (9.86) не только [c.177]

Поскольку перенос поперек турбулентного пограничного слоя намного интенсивнее, чем в ламинарном слое, это способствует выравниванию скоростей и температур. Профили скорости и температуры в турбулентном ядре пограничного слоя более плоские по сравнению с ламинарным пограничным слоем. Основное изменение скорости и температуры происходит в тонком пристенном слое жидкости, в котором затухают турбулентные пульсации и который называется вязким подслоем. Изменение температуры и скорости в вязком подслое происходит по закону прямой линии. Вязкий подслой представляет собой основное термическое сопротивление переносу теплоты между жидкостью и стенкой. Это сопротивление тем больше, чем больше толщина вязкого подслоя бп и чем меньше теплопроводность жидкости. [c.262]

Четвертое представление. По экспериментам Г. А. Эйнштейна и Г. Ли /289, 290/ пристенное турбулентное движение представляется как существенно нестационарное при этом вязкий подслой то образуется, то распадается снова. Имеется в виду, что частицы среды, обладающие высокой скоростью, переносятся из турбулентной области к стенке, т.е. у самой стенки наблюдается высокая скорость движения. Эти частицы, взаимодействуя с вязким подслоем и твердой стенкой, создают очень большой градиент скорости и соответственно высокое значение вязко го касательного напряжения, что приводит к уменьшению скорости примыкающих частиц. [c.25]

Более высокие значения Re,,, в указанных пределах отвечают меньшей возмуш,енности натекающего потока. Если скорость вне пограничного слоя увеличивается вниз по течению (давление падает, конфузор), то область ламинарного течения удлиняется. В противоположном направлении действует замедление (давление растет, диффузор), при котором область ламинарного течения укорачивается. Как бы то ни было, при турбулизации слоя изменяется природа сил, тормозящих течение вблизи стенки. В ламинарном слое развивается обычное вязкое трение, имеющее в своей основе чисто молекулярный процесс переноса количества движения, в турбулентном же слое торможение вызывается турбулентным переносом количества движения, который проявляется в действии соответствующих сил турбулентного трения. Однако и при турбулентном пограничном слое в классической теории принимается, что торможение в предельной близости к стенке происходит только за счет вязкого трения, поскольку пульсации скоростей там затухают и к самой стенке прилегает тонкий ламинарный подслой (фильм). [c.106]

У ионных и органических высокотемпературных теплоносителей а<у означает, что молекулярный перенос количества движения интенсивнее молекулярного переноса тепла. Здесь бт<бг, и, следовательно, турбулентный перенос тепла значителен как в непосредственной близости к вязкому (ламинарному) подслою, так и в самом вязком подслое. [c.210]

Наоборот, при молекулярных числах Прандтля, больших единицы (Рг>1), турбулентный (молярный) характер переноса тепла преобладает над молекулярным, т. е. обычной теплопроводностью. Это приводит к тому, что в некоторой внешней части вязкого подслоя развивается турбулентный перенос тепла и, следовательно, температурный подслой становится тоньше вязкого. Такого рода соотношение между толщинами вязкого и температурного подслоев особенно резко проявляется в потоках очень вязких жидкостей (смазочных масел, глицерина и др.), у которых Рг 1. [c.591]

Принципиальное значение для дальнейшего имеет вопрос о том, сохраняется ли в явлениях переноса тепла деление потока на подслой с молекулярной природой переноса (вязкий или ламинарный подслой) и турбулентное ядро , где процессы переноса чисто молярные, не зависящие от молекулярной структуры жидкости, и каково должно быть соотношение мел<ду толщинами вязкого и температурного подслоев. [c.738]

Последнее выражение позволило в [Л. 309] прийти к выводу, что при предельном увеличении концентрации и Z— -оо усиление теплообмена за счет турбулентного переноса тепла частицами составит не более 30%. Такой результат, расходящийся со многими опытными данными и оценкой по теоретической зависимости (6-15), получен в результате ряда упущений и неоправдаиных упрощений. Так, например, для дисперсного и чистого потока е , I, ti i, и приняты одинаковыми. Иначе говоря, при таком подходе все улучшение теплообмена, вызываемое наличием и турбулентными перемещениями частиц, учитывается лишь изменениями в ядре потока, где термическое сопротивление и без того мало. Изменение в пограничном слое, где термическое сопротивление наибольшее и лимитирует результирующий теплопере-нос к стенке, полностью игнорируются. Поэтому естественно, что улучшение теплообмена лишь в пределах турбулентного ядра, без учета одновременно цроявляю-щихся важнейших изменений в вязком подслое дало предельный прирост для Nun/Nu лишь 30%. [c.202]

Однако на тепловые процессы молекулярный перенос продолжает влиять и при турбулентном течении в области квадратичного закона соиротивления. Это влияние выражается через термическое сопротивление вязкого пристенного слоя, текун1его между бугорками шероховатости и отделяющего собственно стенку от турбулентного ядра потока. Таким образом, граничные условия к уравнениям движения и теплообмена при обтекании шероховатой поверхности оказываются неодинаковыми. Распределение скоростей в этом случае существенно зависит от торможения потока на бугорках шероховатости. Распределение же температур зависит как от торможения потока (через поле скоростей) так и от теплопроводности в вязком подслое и в том случае, когда его толщина становится меньше высоты бугорков шероховатости. В связи с этим, даже при условии Рг= и gradP = 0, в турбулентном потоке, обтекающем шероховатую поверхность, нет точного подобия нолей скоростей и температур. Оценить, по крайней мере качественно, влияние шероховатости на теплоотдачу можно на основе следующих донущений [c.288]

Турбулентным называется такое движение, при котором отдельные частицы жидкости перемещаются беспорядочно (хаотично), т. е. частицы жидкости перемещаются как вдоль, так и поперек канала. Однако на границе жидкости и стенки сохраняется струйное ламинарное движение (см. рис. 13.6). Участок, где сохраняется ламинарное движение жидкости, называется вязким подслоем-, толщина этого подслоя очень мала. В турбулентном ядре частицы жидкости перемешиваются и перенос тепла осуществляется конвекцией. При перемешивании неизбежны столкновения частиц, обладающих различной энергией, поэтому, естественно, происходит перенос тепла и теплопроводностью. В вязком подслое передача тепла осуществляется теплопроводностью. На рис. 13.6 показано распределение скоростей и температур при ламинарном и турбулентном движении причем видно, что наи )льшее падение температуры происходит в вязком подслое. Сле- [c.157]

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]

Решение уравнения (3.9) с учетом выражения (3.8), приведенное в предыдущих параграфах, показывает, что оно хорошо описывает пристенное турбулентное движение в трубах круглого сечения. Распределение скоростей вязкого подслоя (участок 1, рис. 3.14, а) и область крупномасштабной турбулентности (область вязкой струи - участок 2) в универсальных координатах очень хорошо описываются единым уравнением (3.53) область 3 уравнением (3.53) не описывается оно идет по линии 3. Таким образом, уравнение (3.53) описывает только пристенную часть потока вязкий подслой и крупномасштабная область (струйный слой). Для крупномасштабной области парамегры переносов зависят от вязких выбросов из вязкого подслоя. Эти выбросы, имея максимальное значение около вязкого подслоя, уменьша отся до [c.84]

Согласно этой модели, нестационарное течение в подслое приобретает в период между последовательными разрушениями избыток дефицита импульса за счет постепенного замедления движения под действием касательных напряжений (фиг. 3). Когда в конце этого периода развития вязкого движения подслой разрушается, накопленный дефицит импульса быстро передается наружу через пристенный слой иутем сильного, подобного струе, выброса, сопро-вождаюш его разрушение. Одновременно скорость в подслое снова мгновенно возрастает до начального высокого значения, так что цикл переноса импульса может начинаться снова. Таким образом, процесс передачи импульса происходит в две стадии медленный вязкий перенос и накопление дефицита импульса в подслое с.ме-няются быстрым переносом за счет выброса из подслоя. В случае полностью развитого стационарного турбулентного потока соотношение между интенсивностью периодически выбрасываемых струй и вязких касательных напряжений таково, что импульс, передаваемый наружу струей, точно равен избытку импульса, накопленному в иодслое за время среднего цикла. [c.322]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...