Профиль скоростей в турбулентном пограничном слое на пластине

Профиль скоростей в турбулентном пограничном слое на пластине [c.305]

Сравнение по профилям безразмерной скорости и/и , числам Маха M/Ms в турбулентном пограничном слое на пластине при Мао = 4,2 Re = 6,2 10 и 3,5 10 и Qw = 1,0 с экспериментальными данными работы [23], показало удовлетворительное согласование данных (рис. 6.4). [c.121]

На фиг. 2 приведено распределение скорости в турбулентном пограничном слое на шероховатой плоской пластине при А = 0.1 мм в координатах закона дефекта скорости (1.2). В логарифмической зоне слоя опытные точки вне зависимости от выбора точки отсчета у описываются единым законом. Отклонение опытных точек от профиля скорости, обусловленное влиянием шероховатости, наблюдается только в непосредственной близости от обтекаемой поверхности, причем это имеет место при отсчете у как от вершины зерен шероховатости, так и от их основания. В зависимости от выбора точки отсчета изменяется расположение опытных точек по отношению к распределению скорости в пограничном слое на гладкой поверхности. [c.40]

Полуэмпирическая формула Кармана представляет неявную зависимость между местным коэффициентом сопротивления и рейнольдсовым числом Ре, что для вычислений представляет некоторое неудобство. В связи с этим появились эмпирические методы расчета турбулентного пограничного слоя на пластине и раньше всех основанный на применении закона одной седьмой для профиля скоростей и одной пятой [см. далее формулу (163)] для сопротивления. Изложим простой эмпирический метод, охватывающий широкий диапазон рейнольдсовых чисел. [c.601]

Это предположение подтверждается следующими экспериментальными фактами. Во-первых, профиль скорости в пограничном слое на стенках прямолинейных участков цилиндрических труб такой же, как и профиль скорости на плоской пластине, независимо от того, какое течение — ускоренное или замедленное — предшествовало течению около прямолинейного участка трубы. Во-вторых, профиль скорости над точкой отрыва в турбулентном пограничном слое несжимаемой жидкости не зависит от параметров течения во внешнем потоке до точки отрыва. Универсальность отрывного профиля нри различном характере течения до сечения отрыва также говорит о том, что можно пренебречь влиянием внешнего потока вне небольшой окрестности рассматриваемого сечения. Наконец, опыты но исследованию взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем непосредственно показывают, что заметные изменения в пограничном слое происходят лишь на расстоянии, равном всего не скольким толщинам пограничного слоя. Следовательно, даже очень сильное изменение давления во внешнем потоке, вызванное скачком уплотнения, влияет на характер течения в пограничном слое впереди скачка уплотнения лишь в малой окрестности. [c.332]

На рис. 12-1 представлено сравнение профилей скорости в ламинарном и турбулентном пограничных слоях на плоской пластине при одном и том же числе Рей- [c.244]

Остановимся на рассмотрении турбулентного пограничного слоя на продольно обтекаемой газом гладкой пластине. Довольствуясь сначала случаем теплоизолированной пластины и оставляя в стороне вопрос о форме профилей скорости и температуры в сечениях слоя, поставим себе целью составление эмпирической формулы зависимости коэффициента местного сопротивления с от местного рейнольдсова числа Ре - Для этого используем известные эмпирические связи между f и Ре в изотермическом движении несжимаемой жидкости. В отличие от этого движения, где константы р и р одинаковы во всем потоке, в рассматриваемом случае величины р и р меняются в зависимости от изменения температуры по сечению слоя. Принимать р и р соответствующими температуре Гк> набегающего потока нет никаких оснований, так как, очевидно, вблизи поверхности пластины газ имеет температуру Т ,, при больших Мос значительно превосходящую Г, . Относить р и р к температуре поверхно- [c.716]

На рис. 16.4 изображены профили скоростей в пограничном слое на пластине, обтекаемой в продольном направлении воздушным потоком с очень малой степенью турбулентности. Эти профили получены Г. Б. Шубауэром и П. С. Клебановым посредством измерений в области перехода ламинарного движения в турбулентное, которая в данном случае простирается от Rex = 3 10 до Rsx = 4 10 . В этой области происходит изменение распределения скоростей от профиля 7, соответствующего ламинарному погра- [c.419]

Рис. 16.4. Профили скоростей в пограничном слое на пластине в области перехода ламинарного течения в турбулентное. По измерениям Шубауэра й Клебанова [ ]. Кривая (i) — ламинарное течение, профиль Блазиуса кривая(2) — турбулентное течение, закон степени 1/7 для распределения скоростей. Толщина пограничного слоя б = 17 мм. Скорость внешнего течения

В отличие от ламинарного течения, для которого связь между коэффициентом сопротивления (или перепадом давления) и расходом жидкости определяется теоретически из решения уравнений Навье — Стокса, при турбулентном режиме такая связь может быть найдена только в том случае, если профиль скорости известен из эксперимента. Как уже указывалось в 4, профиль скорости в пограничном слое на плоской пластине при Ri= 10 —10 (Ra=2- 10 —10 ) хорошо описывается степенной формулой с показателем 1/7, которая в выбранной системе координат имеет вид [c.351]

Рис. 193. Схема изменения профиля скоростей в пограничном слое на продольно обтекаемой пластине при переходе от ламинарного режима к турбулентному

Рассмотрим интегральный метод решения уравнений турбулентного пограничного слоя. Течение в пограничном слое условно можно разделить на ламинарный подслой и турбулентное ядро. В ламинарном подслое течение определяется молекулярным переносом, в турбулентном ядре — молярным. Ламинарный подслой моделируем течением между параллельными, в общем случае, проницаемыми плоскостями (течением Куэтта). Примеры решения уравнений, описывающих течение Куэтта многокомпонентного газа, приведены в 8.1. В турбулентном ядре решение определяется приближенно с использованием интегральных соотношений (8.51). .. (8.53). При турбулентном течении вдоль непроницаемой пластины обычно применяется универсальный степенной профиль скорости [c.286]

В сечении турбулентного пограничного слоя, отстоящем на расстоянии х = 2 м от носка плоской пластины, обтекаемой воздушным потоком со скоростью Уоо = 50 м/с, измерен профиль продольных скоростей V у) и вычислена толщина потери импульса б = 0,003085 м. Определите средний по длине пластины (L = = X = 2 м) коэффициент трения f. [c.671]

В работе О 2D показано, что наличие начального непроницаемого участка существенно влияет на теплообмен турбулентного пограничного слоя с пористой пластиной. Поэтому с целью уменьшения этого влияния в данных экспериментах проводился отсос пограничного слоя перед исследуемой поверхностью. Скорость отсоса оптимизировалась по результат там измерений профилей скорости i температуры в начале пористого участка пластины. [c.132]

Как уже указывалось в гл. IX, отклонение истинного изотермического турбулентного профиля скоростей на пластине от логарифмического имеет место только в области значений 0,9<(о< 1. Поэтому закон трения при продольном обтекании пластины турбулентным пограничным слоем с постоянными физическими свойствами можно вычислить из распределения скорости IHO (9.105). Имеем [c.205]

Экспериментальные исследования теплопередачи в выемке были проведены при М< = 2,9 и турбулентном пограничном слое с профилем скорости перед отрывом степени. Эквивалентное число Рейнольдса для плоской пластины было равно 1,5-Ю , а отношение толщины пограничного слоя к высоте уступа было приблизительно равно 0,4. Модель, собранная из теплоизолированных взаимозаменяемых элементов (секций) из нержавеющей стали, показана на фиг. 59. [c.152]

Вычисление спереди было выполнено С. Голдстейном [ ] методом продолжения, который подробно будет изложен ниже, в 10 настояш,ей главы. Исходным профилем при таком вычислении, на котором мы здесь не будем останавливаться, является профиль скоростей пограничного слоя на задней кромке пластины, определенный по способу Блазиуса. Асимптотическое вычисление сзади было выполнено В. Толмином [ ]. Коротко на нем остановимся, так как оно является типичным для всех задач, связанных со спутным течением мы встретимся с ним вновь при изучении турбулентного спутного течения, в практическом отношении более важного, чем ламинарное спутное течение. [c.174]

Теплоотдача при вынужденном движении жидкости вдоль плоской поверхности. При движении жидкости вдоль плоской поверхности профиль распределения продольной скорости поперек потока изменяется по мере удаления от передней кромки пластины. Если скорость в ядре потока и о, то основное изменение ее происходит в пограничном слое толщиной б, где скорость уменьщается от vvo до и,. = О на поверхности пластины. Течение в пограничном слое может быть как ламинарным, так и турбулентным. Режим течения определяется критическим значением критерия Рейнольдса, нижний предел которого для ламинарного пограничного слоя равен Re p = 8 Ю , а при Re > 3 10 вдоль пластины устанавливается устойчивый турбулентный режим течения. При значениях 8 10 < Re < 3 10 режим течения — переходный (рис. 2.30). [c.170]

При турбулентном течении по аналогии с пограничным слоем несжимаемой жидкости на пластине можно принять, что в пленке устанавливается логарифмический профиль скоростей. [c.354]

В этих формулах 6 кр — критическое значение фактора проницаемости стенки при Re оо, определяемое формулой (3.44). При Re оо fQ О VI величина ю по формуле (3.84) стремится к единице во всех точках турбулентного ядра пограничного слоя. Таким образом, в точке оттеснения пограничного слоя от проницаемой пластины предельный профиль скоростей при Re оо обладает тем же свойством максимальной заполненности, что и предельный профиль скоростей на непроницаемой пластине. Поскольку в точке оттеснения = О, то [c.83]

Краевая задача (6.12), (6.14) решается методом скалярной прогонки [18]. Найденные профили безразмерной функции тока /, скорости / и полной энтальпии g заносятся в предыдущие два сечения по s и затем находятся решения при новом значении s. Необходимо отметить, что небольшие погрешности в начальных профилях не влияют заметно на решение задачи после прохождения 5ч-10 шагов по координате s. Этот факт продемонстрирован на примере течения около пластины при числе Маха набегающего потока Моо = 3, Re Loo = Ю и 7 10 при различных начальных профилях для ламинарного и турбулентного режима течения в слое (рис. 6.2 и 6.3). Видно, что течение в пограничном слое быстро восстанавливается при увеличении координаты s. Поведение параметра g аналогично поведению функции тока /. [c.114]

Наиболее новые и весьма тщательные измерения сопротивления трения и профилей скоростей в турбулентном пограничном слое на плоской пластине при числах Рейнольдса от Rez = 10 до 4,5 10 выполнены Д. В. Смитом и Дж. Г. Уокером [ ]. Результаты этих измерений хорошо совпадают с результатами Г. Кемпфа и Ф. Шультц-Грунова [ ], однако лежат несколько ниже, чем это следует из формулы (12.17). Коэффициенты трения измерялись посредством трубки Пито, помещенной непосредственно на поверхности пластины. В последнее время такой способ применяется часто и с успехом. См. в связи с этим работы Дж. Г. Престона [ ], Р. А. Даттона [ ], Г. Э. Гэдда П. Бредшоу и Н. Грегори [ ], а также Дж. Ф. Не-лейда и М. Дж. Томпсона [Щ. [c.579]

Рис. 6.17. Профиль скорости в турбулентном пограничном слое сжимасмого газа на плоской пластине

Сжимаемый пограничный ело й. Анализ опытных данных по распределению скорости в турбулентном пограничном слое на плоской пластине при сверхзвуковом течении газа показал, что в диапазоне 2,6-10 профиль скорости можно выразить законом дефекта скорости ири замене истинной скорости обобщенной скоростью по Bail Дрийсту [c.252]

Изложенный в предыдущем параграфе простой эмпирический прием, оказавшийся пригодным для расчета сопротивления трения в турбулентном пограничном слое на пластине с характерными для нее гладкими профилями скоростей в сечениях слоя, станет недостаточным при появлении нового фактора — обратного перепада давления. При одном взгляде на семейство кривых, показанное на рис. 260, можно сразу заметить характерное для диффузорного участка пограничного слоя возникновение на профилях скорости перегибов, все более и более ярко выраженных при приближении к точке отрыва. Отрыв турбулентного пограничного слоя располагается гораздо ииже по потоку от начала диффузорной области — точки минимума давления, — чем отрыв ламинарного пограничного слоя. Физически это объясняется тем, что турбулентное трение между отдельными и-сидкими слоями внутри пограничного слоя значительно интенсивнее, чем трение в ламинарном пограничном слое при прочих равных условиях это усиливает увлечетю внешним потоком пристеночной жидкости и приводит к затягиванию отрыва. Аналогичным объяснением служит большая заполненность турбулентных профилей скорости по сравнению с урезанными ламинарными профилями, что имеет следствием перераспределение кинетической энергии в сторону ее увеличения в пристеночных слоях и является причиной затягивания отрыва. Ламинарный пограничный слой, как правило, отрывается в небольшом по сравнению с турбулентным слоем удалении от точки минимума давления. Большая продольная протяженность диффузионной области турбулентного пограничного слоя и сравнительно с ламинарным слоем значительное удаление точки отрыва от точки минимума давления служит одной из причин трудности теоретического предсказания расположения точки отрыва иа поверхности тела. [c.764]

Турбулентный пограничный слой на пластине. Течение в пограничном слое на пластине остается ламинарным вплоть до Ке = [/ Х/г и 10 . На более длинной пластине пограничный слой турбулизуется происходит резкое увеличение его толщины и перестройка профиля продольной скорости. Но данным [184], толщина турбулентного пограничного слоя меняется по закону [c.39]

Переход ламинарного пограничного слоя на пластине в турбулентный сопровождается изменением законов нарастания толщины пограничного слоя н распределения продольных скоростей. На рис. 9.2 показана экспериментальная зависимость безразмерной толщины пограничного слоя б т/Uq/v от числа Re, = = Uoxlv. Можно видеть, что прн Re, <3,2 10 безразмерная толщина слоя постоянна н приблизительно равна пяти. При больших Re она заметно возрастает по почти линейному закону. С этим изменением закона нарастания толщины пограничного слоя связано изменение закона распределения скорости (рис. 9.3). С увеличением числа Re, происходит трансформация ламинарного профиля в турбулентный и градиент скорости у стенки возрастает. [c.361]

При ламинарном -пограничном слое на пластине с нео богреваемым начальным участком задача решена с помощью интегрального уравнения энергии. Это же уравнение можно использовать и для решения рассматриваемой задачи. Однако применять его следует весьма осмотрительно, поскольку принимаемое простое уравнение для профиля температуры может быть совершенно правильным в большей части турбулентного пограничного слоя, но дает абсолютно неверные результаты в подслое и, в частности, на стенке. С этой же трудностью мы уже сталкивались в гл. 7 при решении интегрального уравнения импульсов турбулентного пограничного слоя. Там при вычислении интеграла мы использовали для профиля скорости закон одной седьмой степени. Однако при этом профиле скорости градиент скорости на стенке равен бесконечности следовательно, этот профиль не может быть использован в подслое, и для вычисления касательного напряжения необходим другой метод. Рассмотрим теперь один из нескольких методов расчета, предложенный в [Л. 2]. Он справедлив для жидкостей с Рг=1. Однако влияние необогреваемого начального участка на теплообмен, по-видимому, не сильно зависит от числа Прандтля, и результаты расчета хорошо согласуются с опытными данными для воздуха. [c.288]

В последнее десятилетие очень тщательные измерения турбулентных пульсаций были выполнены также для пограничного слоя на продольно обтекаемой плоской пластине. На рис. 18.5 изображены некоторые результаты, полученные П. С. Клебановым для пограничного слоя на пластине при числе Рейнольдса Ре = иоохЬ = 4,2 10 и при очень малой (0,02%) степени турбулентности набегающего течения (см. 4 главы XVI и 6 настоящей главы). Профиль осредненной по времени скорости и имеет примерно такую же форму, как при течении в канале (рис. 18.3). Распределение про- [c.510]

Физическая причина различной формы профилей скоростей в трубе и около пластины заключается, как показал К. Вигхардт [ ], в различном характере турбулентности на внешнем крае пограничного слоя около пластины и вблизи середины трубы. Если внешнее течение, обтекающее пластину, обладает слабой степенью турбулентности, то около внешнего края пограничного слоя пульсации скорости очень близки к нулю, в то время как в середине трубы они довольно велики, так как здесь сказывается влияние противоположной стенки. Более слабой турбулентности в пограничном слое на пластине соответствует более крутое нарастание скорости, а потому и меньшая толщина пограничного слоя. К. Вигхардту удалось показать, что при искусственном повышении степени турбулентности внешнего течения распределение скоростей в пограничном слое на пластине почти не отличается от распределения скоростей в трубе. [c.580]

Остановимся на рассмотрении турбулентного пограничного слоя на продольно обтекаемой газом гладкой пластине. Довольствуясь сначала случаем теплоизолированной пластины и оставляя в стороне вопрос о форме профилей скорости и температуры в сечениях слоя, поставим себе целью составление эмпирической формулы зависимости коэффициента местного сопротивления с/ от местного рейнольдсова числа Re . Для этого используем известные эмпирические связи между С/ и Rex в изотермическом движении несжимаемой жидкости. В отличие от этого движения, где константы ц и р одинаковы во всем потоке, в рассматриваемом случае величины х и р меняются в зависимости от изменения температуры по сечеиию слоя. Принимать х и р соответствующими температуре набегающего потока нет никаких оснований, так как, очевидно, вблизи поверхности пластины газ имеет температуру 7 ю, при больших М. , значительно превосходящую Тео. Относить [X и р к температуре поверхности Tw представляется более обоснованным ), но ясно, что пэи этом получится преувеличенное влияние температуры на вязкость и плотность газа. Естественно, является мысль отнести физические константы газа к некоторой средней температуре Тт, большей Тео, но меньшей Тёккер ) сделал простейшее допущение, положив Тщ равным среднему арифметическому температур Гс и Т-и, [c.878]

Результаты экспериментального исследования профиля скорости в o HOBHoii части турбулентного пограничного слоя сжимаемого газа па пластине представлены на рис. 6.17. Оказывается, что число Маха Мо и температурный фактор Гц, = мало влияют на форму распределения скоростей. Поэтому степенной закон (116) будем считать справедливым и для сжимаемого газа. [c.324]

Экспериментальные данные, относяш,иеся к характеристикам сжимаемого турбулентного пограничного слоя при воздействии на него переноса тепла и массы, очень немногочисленны. В частности, ош,ущается необходимость в дополнительном измерении профилей температуры и скорости. С этой целью были измерены профили полного давления и температуры в пограничном слое пористой плоской пластины при вдуве воздуха и числе Маха 6,7. По результатам измерений были определены различные характеристики пограничного слоя, например профиль скорости, нарастание толш,ины пограничного слоя, поверхностное трение, интенсивность теплоотдачи. Полученные данные использовались для определения закона трения на основании теории длины нути смешения и аналогии Рейнольдса. [c.398]

Можно сравнить расчет с экспериментом. На рис. 12-12 показаны два профиля скорости в пограничных слоях на непроницаемой пластине при Моо = 2,5 и 3,5, преобразованные в профили для несжимаемых пограничных слоев по Коулсу. Опытные данные по сжимаемым слоям взяты из [Л. 209] использованы закон трения (10-32) и логарифмический закон стенки (9-5) при 5 = 5 х = 0,41. На рисунок нанесен логарифмический закон стенки для пограничного слоя в несжимаемом потоке при п оо=1б м/с / = 20°С р = 0,1 МПа. Видно, что в турбулентной части слоя преобразование хорошо согласуется с логарифмическим законом стенки для несжимаемого потока. Расположение данных по [c.447]

Течение в следе за плоской пластиной или любым другим телом становится турбулентным при числах Рейнольдса, больших 10 . Даже в том случае, когда пограничный слой остается ламинарным до задней кромки, течение в следе стремится турбулизовать-ся из-за неустойчивости потока вследствие существования точки перегиба в профиле скорости. Если пограничный слой на поверхности твердого тела становится турбулентным до отрыва, то, естественно, след будет турбулентным. Основным показателем турбулентности потока в следе являются, очевидно, скорость в следе, меньшая скорости основного потока, и турбулентное трение, которое много больше ламинарного. [c.103]

Отмеченное различие между распределениями скоростей во внешней области турбулентного пограничного слоя и в центральной части трубы является следствием многих причин. Быть может, главной из них является то, что в отличие от трубы внешняя область турбулентного пограничного слоя граничит с набегающим на пластину потоком, имеющим очень малую по сравнению с самим слоем интенсивность турбулентности ). Турбулентная структура этой области пограничного слоя, несмотря иа наблюдаемую стационарность профиля осредненных во времени скоростей на самом деле очень хаотична. В пограничный слой попеременно то врываются массы малотурбулентиой внешней жидкости, то восстанавливается турбулизированная жидкость пограничйого слоя. [c.751]

Особенностью настоящих исследований по затягиванию ламинарно-турбулентного перехода на гладкой пластине нагревом ее носовой части является то, что они вьшолнены на теплоизолированной пластине в низкотурбулентном набегающем потоке при малых числах Рейнольдса естественного перехода. Так, в холодном режиме при и = 24.3 м/с число Рейнольдса начала перехода Reo = 1.1 10, при U = 39,3 м/с -Reo = 1.4 10. В случае, когда определяющим фактором перехода является турбулентность набегающего потока , данные величины чисел Reo соответствуют значениям е = 0.39 и 0,33% [4], что во много раз выше максимальных значений в данных экспериментах. Вероятно, определяющие переход возмущения в пограничный слой пластины поступали не из набегающего потока, а формировались непосредственно на обтекаемой поверхности. Такой причиной могли служить микродефекты стыка металлического носика пластины с ее фанерной частью, микроуступы и микровыступы крепежных винтов, их соединяющих. Испытания цельнометаллической пластины с зеркальной поверхностью и идентичным профилем носовой части при неизменном расположении в рабочей части трубы показали, что величина числа Рейнольдса перехода монотонно уменьшалась с ростом скорости потока и при скорости I7 = 40 м/с Re,) = 3 10, а Re = 4 10. [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...