Переход к турбулентному пограничному слою

Подвод инородного газа к поверхности теплообмена ведет к уменьшению устойчивости ламинарного слоя, и потому переход к турбулентному пограничному слою происходит при меньших значениях числа Re. [c.416]

При переходе к турбулентному пограничному слою коэффициент г растет. Для очень тонких проволочных термопар, обтекаемых воздухом в поперечном направлении, при дозвуковых скоростях [c.140]

ПЕРЕХОД К ТУРБУЛЕНТНОМУ ПОГРАНИЧНОМУ СЛОЮ [c.120]

В технических приложениях мы чаще всего сталкиваемся с задачами теплообмена, в которых происходит не изолированное развитие теплового пограничного слоя, а совместное развитие гидродинамического и теплового пограничных слоев. В литературе имеется несколько работ, посвященных решению этой задачи. Решения проводились преимущественно интегральными методами, так как в принципе эта задача подобна задаче теплообмена при развитии турбулентного пограничного слоя на наружной поверхности тела. Однако первая задача дополнительно осложняется тем, что на развитие турбулентного пограничного слоя сильно влияют условия на входе в трубу. Если вход в трубу выполнен в виде хорошо спрофилированного сопла, формирующего профиль скорости во входном сечении, близкий к однородному, и если на входе имеется турбулизатор пограничного слоя, то развитие полей скорости и температуры в начальном участке близко к расчетному. Такие условия на входе специально создаются в лаборатории, а на практике встречаются довольно редко. Если не проводить искусственную турбулизацию пограничного слоя, на стенке будет развиваться ламинарный пограничный слой. В зависимости от числа Рейнольдса и степени турбулентности главного потока ламинарный пограничный слой может стать стабилизированным прежде, чем произойдет переход к турбулентному пограничному слою. В промышленных теплообменниках вход в трубу выполнен обычно далеко не в виде сопла. Значительно чаще вход представляет собой внезапное сужение. Во многих теплообменниках перед входом в трубки имеются колена. В любом случае на входе происходят отрыв потока и интенсивное образование вихрей, распространяющихся вниз по течению. Это значительно интенсифицирует теплоотдачу по сравнению с теплоотдачей к развивающемуся турбулентному пограничному слою, когда турбулентные вихри образуются только на стенке трубы. [c.235]

При поперечном обтекании круглого цилиндра и при обтекании шара на передней части этих тел образуется ламинарный пограничный слой (по крайней мере, при достаточно низких числах Рейнольдса, когда переход к турбулентному пограничному слою не происходит). Расчет местной плотности теплового потока в окрестности критической точки и на лобовой поверхности тел выполняется рассмотренными методами. Однако в сечении цилиндра или шара, расположенном несколько выше по потоку, чем миделево, происходит отрыв ламинарного пограничного слоя (отрыв турбулентного пограничного слоя происходит несколько ниже миделева сечения). После отрыва пограничного слоя на поверхности тела наблюдаются колебания местного коэффициента теплоотдачи, соответствующие сложному вихревому характеру течения с уносом вихрей от поверхности в гидродинамический след. [c.274]

Это соотношение справедливо для любого режима течения, в том числе и для течения при наличии области перехода от ламинарного к турбулентному пограничному слою. Таким образом, для определения коэффициента сопротивления достаточно определить толщину потери импульса в конце пластины. Как показано выше, при ламинарном течении величина б определяется формулой [c.313]

ОБРАТНЫЙ ПЕРЕХОД ОТ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ К ЛАМИНАРНОМУ [c.125]

Экспериментальные данные [Л. 7] свидетельствуют о том, что при обтекании пластины потоками, движущимися с большими ускорениями, уравнение (11-32) дает завышенные числа Стантона. В гл. 7 было показано, что сильное ускорение потока уменьшает число Рейнольдса, основанное на толщине потери импульса, и может привести даже к обратному переходу от турбулентного пограничного слоя к ламинарному. Однако наблюдаемое уменьшение числа Стантона происходит, по-видимому, в турбулентном пограничном слое. Возможно, оно обусловлено уменьшением интенсивности генерации турбулентности вследствие наложения градиента давления. [c.299]

Обратный переход от турбулентного пограничного слоя к ламинарному 125 Обтекание клиновидных тел 111 [c.437]

Формула, учитывающая переход от ламинарного к турбулентному пограничному слою [c.262]

Как уже отмечалось, ламинарный пограничный слой образуется в области перед обтекаемым телом. Он начинается в самой передней точке по отношению к натекающему потоку рис. 14) и стелется по поверхности тела до некоторого расстояния, определяемого формой тела. Затем ламинарный пограничный слой переходит в турбулентный пограничный слой, рассматриваемый в 9.2. Например, нз эксперимента следует, что в случае круглого цилиндра угол между передней точкой и точкой перехода течения в турбулентное составляет около 75 ". Граница между ламинарным и турбулентным слоями показана на рис. 14 штрихпунктирной линией. [c.137]

Верхний предел интегрирования зависит от характера обтекания тела. Если ламинарный пограничный слой распространяется на всю поверхность, то 1 — продольный размер тела вдоль оси х если имеет место отрыв, то определяет точку отрыва если в пределах поверхности имеет место переход к турбулентному режиму, то определяют по зависимости для турбулентного слоя. [c.333]

Вблизи передней кромки пластины (см. рнс. 8.19) пограничный слой ламинарный, так как даже при турбулентном внешнем потоке скорость и толщина пограничного слоя малы, а значит, мало число Рейнольдса Rea = ыб/v. Поскольку б j/j , режим течения можно характеризовать более условным числом Re = ox/v. Как показывают результаты опытов, переход к турбулентному режиму на пластине наблюдается при [c.361]

Далее условно примем, что переход от ламинарного пограничного слоя к турбулентному проходит на расстоянии x/d I. В этом случае с учетом условия (346) [c.301]

Если Re = 2-10 , то происходит отрыв ламинарного пограничного слоя, при этом угол отрыва меньше 90° (рис. 15.4, а). При Re>2-105 ламинарный слой сохраняется и реализуется переход к турбулентному течению в пограничном слое (поток с возросшей скоростью как [c.389]

Область перехода или точка перехода характеризуется возникновением в пограничном слое интенсивных пульсаций скорости, давления, плотности (в сжимаемых средах) и т. п. Распределения скоростей по сечению в ламинарном и в турбулентном пограничных слоях, вообще говоря, резко отличаются друг от друга. Так же как и при турбулентных движениях в трубах, в турбулентном пограничном слое происходит интенсивное перемешивание макроскопических частиц жидкости в поперечном направлении, за счет этого в турбулентном пограничном слое происходит выравнивание средних скоростей. Вместе с этим прилипание на обтекаемых стенках приводит к появлению более резких градиентов скоростей вблизи стенок, что вызывает резкое увеличение поверхностных сил трения и соответственно сопротивления трения. [c.265]

Если числа Рейнольдса значительны, подтормаживание течения за счет роста давления приводит не к отрыву, а к переходу движения в слое в турбулентную форму. Турбулентный пограничный слой обладает большей кинетической энергией, так как последняя дополнительно переносится в слой ий внешнего потока турбулентными пульсациями. В результате место о+рыва резко смещается по потоку. Турбулентный слой отрывается при ф 140°. [c.223]

Переход к турбулентному режиму течения жидкости в пограничном слое определяется критическим значением числа Рейнольдса [c.65]

Необходимо отметить, что у полусферы максимум нагрева наблюдается в точке торможения лишь при ламинарном пограничном слое. Если происходит переход к турбулентному течению, то максимальная интенсивность конвективного теплового потока имеет место в звуковой точке, т. е. в точке касания звуковой линией контура тела. Последнее обстоятельство связано с максимумом массовой скорости (ра) макс ГаЗОВО-го потока в звуковой точке, т. е. при М=. [c.48]

На внутренней границе турбулентного пограничного слоя температура близка к температуре торможения (числа Прандтля для перегретого и насыщенного пара мало отличаются от единицы). В средних по толщине участках пограничного слоя температура пара ниже температуры торможения, а скорости движения и, следовательно, скорости расширения несколько более низкие, чем в ядре потока. Особенно важным является высокий уровень пристенной гидродинамической турбулентности, способствующий интенсификации фазовых переходов [57]. Напомним, что максимальные локальные значения пульсаций скорости, обусловленных пристенной турбулентностью, достигаются вблизи границы вязкогО подслоя. Однако и на значительных расстояниях от стенки в пограничном слое интенсивность турбулентности значительна и, несомненно, оказывает влияние на возникновение и развитие конденсационного процесса. В таких условиях возможна конденсация в пограничном слое при минимальном переохлаждении, и не исключено, что именно здесь впервые появляются зародыши жидкой фазы, являющиеся центрами последующей конденсации. [c.81]

При достаточно высоких числах Рейнольдса ламинарный пограничный слой при внешнем течении, как и при течении в трубах, становится неустойчивым. Малые воз-мущения усиливаются, что обусловливает переход к турбулентному пограничному слою. [c.120]

И-М. Поток воздуха, движущийся с постоянной скоростью, продольно обтекает плоскую изотермическую пластину. От передней кромки пластины нарастает лам,инарный пограничный слой. Рассмотрите два варианта. В первом случае переход от ламинарного пограничного слоя к турбулентному происходит при Re = 3- 10 а во втором—при Лед = 10 . Вычислите и постройте в логарифмических координатах зависимость числа Стантона от числа Рейнольдса (Rex) вплоть до Ред = 3-10в. Считайте, что переход от ламинарного пограничного слоя к турбулентному происходит скачкообразно п одном сечении (что в действительности не так). Число Стантона в области турбулентного пограничного слоя вычисляйте с помощью интегрального уравнения энергии, сопрягая в сечении перехода от ламинарного пограничного слоя к турбулентному соотвегствующие толщины потери энтальпии так же, как при выводе уравнения (11-29). Постройте также зависимость числа Стантона от числа Re для случая, когда турбулентный пограничный слой начинает развиваться непосредственно от передней кромки пластины. Определите координату j , от которой фактически развиваегся турбулентный пограничный слой, когда ему предшествует ламинарный. Как влияет на эту величину изменение критического значения Re, при котором происходит переход от ламинарного пограничного слоя к турбулентному Каково должно быть число Рейнольдса, чтобы коэффициент теплоотдачи к турбулентному пограничному слою можно было вычислять с точностью 2%, не учитывая влияние начального участка с ламинарным пограничным слоем [c.306]

Если принять, что R kp имеет величину порядка 5 10 , то переход к турбулентному погранично.му слою будет наблюдаться примерно на расстоянии 7,25 см от передней кромки крыла. Поэтому мы можем пренебречь ламинарной частью пограничного слоя и считать пограничный слой турбулентным от передней кромки. Тогда, используя формулу (12-24), мы имеем [c.261]

Закон (20.14), выведенный в предположении, что ламинарные касательные напряжения малы по сравнению с турбулентными касательными напряжениями, применим, конечно, только в тех областях течения, где такое предположение выполняется. В непосредственной близости от стенки,, где турбулентное касательное напряжение близко к нулю, а ламинарное касательное напряжение играет существенную роль, следует ожидать отклонений от этого закона. Г. Райхардт измерил скорости течения в канале на очень небольшом расстоянии от стенки и получил экспериментальные точки, через которые на рис. 20.4 проведена кривая 2 эта кривая дает значения скорости при переходе от ламинарного подслоя (стр. 507 — 508) к турбулентному пограничному слою. Кривая, отмеченная на рис. 20.4 цифрой i, соответствует ламинарному течению, для которого [c.543]

Более точный закон для распределения скоростей выведен Г. Райхардтом [ ]. Этот закон применим ко всему поперечному сечению трубы, начиная от стенок (у = 0) и вплоть до середины трубы, следовательно, и к ламинарному подслою, в котором закон (20.13) не имеет места, и к окрестности середины, где измеренное распределение скоростей обнаруживает некоторые систематические отклонения от закона (20.13). Кроме того, закон Г. Райхардта охватывает также область перехода от ламинарного подслоя к турбулентному пограничному слою (кривая 2 на рис. 20.4). Г. Райхардт вывел свой закон на основе теоретических оценок и очень тщательных измерений коэффициента турбулентного обмена Ат [формула (19.1)]. См. работу В. Шаблевского [ ]. [c.543]

Одним ИЗ важнейших факторов, влияющих на величину Квнр, а значит, и на положение точки перехода, является градиент давления. Как известно, при обтекании тел он может быть как положительным, так и отрицательным. В области отрицательных градиентов, т. е. в области ускоряющегося или конфузорного течения, пограничный слой чаще всего остается ламинарным, тогда как в области положительных градиентов (или диффузорного течения) обычно происходит переход к турбулентному режиму. При этом точка перехода располагается ниже точки минимума давлений, поэтому в первом приближении положение точки перехода на удобообтекаемых телах при отсутствии отрывов пограничного слоя можно определять по положению точки минимума давлений. Поскольку последнее зависит от формы профиля тела, можно в определенных пределах управлять положением точки перехода, изменяя надлежащим образом форму профиля. Это используется для снижения сопротивления трения тонких крыловых профилей. Дело в том, что трение, определяемое касательными напряжениями, в ламинарном слое гораздо меньше, чем в турбулентном. Выполняя профиль таким, чтобы его сечение с наибольшей толщиной, при- [c.362]

Известно, что градиент давления оказывает существенное влияние на характеристики пограничного слоя. В частности, при сильных отрицательных градиентах давления в турбулентном пограничном слое может произойти обратный переход от турбулентного режима течения к ламинарному (реламиниризация). [c.264]

Переходя к изучению турбулентного пограничного слоя в сжимаемой жидкости, отметим следующее современные знания о механизме турбулентного переноса количества движения и теплоты недостаточны для того, чтобы аналитически определить трение (т. е. коэффициент трения j) и теплообмен (т. е. коэфф1щиент теплоотдачи ос). Поэтому во всех созданных методиках расчета в той или иной форме используются экспериментальные данные. Ранее, в гл. 7, уже отмечалось, что для математичес у0Г0 исследования турбулентного движения целесообразно разложить его на осредненное и пульсационное движения. В турбулентном течении сжимаемой жидкости происходят пульсации скорости, давления, плотности и температуры. [c.217]

При переходе от ламинарного движения к турбулентному после достижения Rejf 3,2-10 толщина пограничного слоя и касательные напряжения на стенке начинают сильно возрастать, резко изменяется распределение (профиль) скорости в нем. Область потока толщиной в турбулентном пограничном слое в непосредственной близости от стенки, где может сохраняться ламинарный режим движения, но может возникать и турбулентный [80], называется вязким подслоем. [c.276]

Если REтурбулентного пограничного слоя из условия стыковки. [c.240]

Переход от ламинарной формы течения к турбулентной происходит не в точке, а на некотором участке и зависит от многих факторов, в том числе от степени турбулентности набегающего потока, шероховатности поверхности, продольного градиента давления в потоке и т. д. Опыты показывают, что переход к турбулентной форме течения в пограничном слое на пластине при низкой степени турбулентности внешнего потока может происходить при значениях Квкр, лежащих в пределах 3,5-10 ... 2,8-10 . Координаты начала разрушения ламинарного слоя и [c.157]

На рис. 14.9 представлена схема перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, там же показано характерное для турбулентного пограничного слоя увеличение степени заполнения профиля скорости [по отношению к прямолинейному профилю ШхфУ )х У) . Чем объясняется такой характер турбулентного профиля Главная причина — возрастание интенсивности обмена количеством движения в направлении нормали к стенке по еравнению с этим явлением при ламинарном течении возрастание интенсивности обмена связано, в свою очередь, с изменением носителей, которые обеспечивают хорошее перемешивание среды в турбулентном пограничном слое и выравнивание скорости в попереч- [c.359]

Согласно опытным данным, при переходе к турбулентному режиму течения в пограничном слое адиабатная температура стенки возрастает (рис. 2.13). Н диапазоне 0,6 < Рг 6 результаты ин-зегрирования выражения (2.96) могут быть аппроксимированы формулой г(Рг) = /Рг, Хак как Ср =/сЛ/(/с — 1) и [c.113]

Часть потока, примыкающая к стенкам и ими тормозящаяся, называется пограничным слоем. Границами такого слоя считают поверхности, на которых скорости потока на 1 /0 отличаются от скоростей потенциального потока. Критические значения Re для пластины, при которых пограничный слой из ламинарного переходит в турбулентный,— 4 6 000. Для нормальных параметров воздуха длина ламинарного пограничного слоя 7,05 w" У удобооб-текаемых тел эта величина увеличивается. Однако эти длины столь малы, что чаще всего приходится иметь дело со смешанным турбулентным слоем (первая часть ламинарный и вторая— турбулентный пограничный слой). [c.426]

Значительную неопределенность в расчет тепловой защиты сегментального аппарата вносит неточность определения теплового эффекта радиационного вдува, а также энтальпии разрушения /н, а в расчет защиты конического аппарата — положение точки перехода от ламинарного режима течения в пограничном слое к турбулентному. Последнее также связано с оценкой эффекта вдува, поскольку в турбулентном пограничном слое коэффициент вдува ут почти втрое меньше, чем в ламинарном 7л, а соотношение тепловых потоков к непроницаемой поверхности обратное от втрое выше од. В результате тепловой поток, подведенный к разрушающейся поверхности, оказывается в 7 раз выше при турбулентном режиме. При расчетах в работе [Л. 10-6] предполагалось, что критическое число Рейнольдса, рассчитанное по локальным параметрам набегающего потока, составляет Некр= 2,5-10 , однако за счет влияния различных факторов оно может снизиться до 0,1-10 . Первому из этих значений в период максимального нагрева соответствовал ламинарный режим течения на большей части конического аппарата, тогда как второму — турбулентный почти на всей поверхности, за исключением носового затупления. [c.307]

Экспериментальное исследование влияния колебаний в замкнутом объеме на естественную конвекцию проведено в работах [27, 36]. Экспериментальная камера, образованная двумя вертикальными пластинами с различным отношением высоты Н к ширине зазора между пластинами В HIB = 9,4 - 42,7), подвергалась вибрации [36] в вертикальном направлении с частотами О—400 Гц и с ускорениями О—llOg. В результате визуального наблюдения пограничного слоя на горячей и холодной пластинах установлено, что в зависимости от частоты колебаний пограничный слой на пластинах может быть как ламинарным, так и турбулентным. В области частот, близких к первой резонансной гармонике, наблюдается турбулентный пограничный слой, при значительном отклонении от резонанса — ламинарный и смешанный (на определенном расстоянии ламинарный слой переходит в турбулентный). В работе получено существенное увеличение коэффициента теплоотдачи при вибрациях в диапазоне резонансных частот колебаний. Причиной, вызывающей увеличение коэффициентов теплоотдачи, вероятно, является развивающаяся турбулентность пограничного слоя по всей поверхности замкнутого объема, которая была тем значительней, чем ближе частота вынужденных колебаний совпадала с резонансом (собственной частотой колебаний столба жидкости в камере). Параметрами, оказывающими влияние на теплоотдачу, являются частота колебаний [c.172]

Экспериментально установлено, что ламинарный- пограничный слой на плоской пластине при отсутствии градиента давления ( ос = onst) устойчив при числах Re, , меньших приблизительно 8-10 , Если же степень турбулентности внешнего течения очень низка и поверхность пластины достаточно гладкая, то ламинарный пограничный слой может сохраняться даже при числах Re в несколько миллионов. В инженерных расчетах, если не имеется другой информации (а тут пока незаменимы надежные опытные данные, полученные в рабочих условиях), обычно принимают, что переход от ламинарного пограничного слоя к турбулентному происходит в диапазоне Re от 2-10 до 5-10 . Эти данные, как видно, довольно неопределенны. Они относятся к обтеканию гладких поверхностей потоками с достаточно высокой турбулентностью внешнего течения. [c.120]

Число Рейнольдса Re не очень удобно в качестве критерия перехода от ламинарного пограничного слоя к турбулентному, посколь <у в него входит постоянная скорость внешнего течения ц, . Если Ыоо существенно изменяется по X, то использование Re лишено физического смысла. Предпочтительнее, следовательно, иметь местный параметр перехода, например число Рейнольдса, у таторого в качестве характерного размера используется местная тоЛщина потери импульса Re . [c.120]

Уравнение (7-45) является местным критерием перехода от ламинарного пограничного слоя к турбулентному независимо от предыстории пограничного слоя. Интересно отметить, что если для ламинарного течения в круглой трубе вычислить значение числа Rej , у которого в качестве характерной скорости используется скорость на оси трубы, а в качестве характерного размера— толщина потери импульса, то значению Кекрит (основанному на средней скорости и диаметре трубы), равному [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...