Турбулентный пограничный слой при внешнем течении газа

ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОИ ПРИ ВНЕШНЕМ ТЕЧЕНИИ ГАЗА [c.323]

Турбулентные течения происходят не только в трубах, но и в пограничном слое при внешнем обтекании тел, в струйных течениях в неограниченном стенками пространстве (струя отработавших газов реактивного двигателя в атмосфере). Каждое из этих течений имеет свою специфику и свои закономерности. [c.123]

Внешнему турбулентному пограничному слою с зависящими от температуры физическими свойствами уделялось мало внимания как в теоретическом, так и в экспериментальном отношениях. Однако расчет пограничного слоя газа с переменными свойствами связан с анализом высокоскоростных течений газа с вязкой диссипацией. В процессе исследования последней задачи была получена и некоторая информация о влиянии изменения физических свойств с температурой при умеренных скоростях газового потока. [c.323]

Таким образом, внутри пограничного слоя происходит выравнивание температуры только вследствие турбулентного перемешивания и подсоса массы из внешнего потока. При этом наибольшая интенсивность турбулентного перемешивания имеет место в пристенной области, где производная dw /ду имеет наибольшее значение. Поэтому деформация профиля температур происходит таким образом, что область с дТ/ду гг О интенсивно размывается от стенки в глубь пограничного слоя, т. е. увеличивается зона с Т ж Тст- Одновременно вследствие подсоса газа из внешнего потока в пограничный слой температура в пограничном слое по направлению течения постепенно приближается к температуре Го, т. е. при X оо Тст Tf,. Этот механизм выравнивания температуры в окрестности адиабатической поверхности можно символически записать [c.121]

В п. 8.2 и 8.3 рассматривается только влияние переноса массы на поверхностное трение и теплопередачу химически не реагирующего сжимаемого газа в турбулентном пограничном слое. Затем мы усложняем теорию, принимая во внимание наряду с эффектами переноса массы эффекты химических реакций. В число химических реакций, рассматриваемых в теории, включаются как реакции, происходящие только между компонентами внешнего потока, так и между ними и компонентами, входящими в пограничный слой в результате передачи массы на поверхности тела, вне зависимости от механизма передачи массы. Полученные результаты будут соответствовать течению на плоской пластине при отсутствии градиента давления. [c.276]

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]

В технике большое значение имеет теплообмен при больших числах Re. В связи с этим в гидродинамике и теплообмене вязкой жидкости важное место занимает теория пограничного слоя. В настоящее время методы пограничного слоя хорошо разработаны для несжимаемой жидкости и сжимаемого газа. Получены решения ряда задач о теплообмене и гидравлическом сопротивлении при ламинарном и турбулентном течении жидкости в трубах и соплах, задач о распределении скорости и температуры в неизотермических струях и ряда других задач. Наибольшее (распространение методы пограничного слоя получили при решении задач теплообмена и сопротивления при внешнем (безотрывном) обтекании тел. [c.11]

Приближенная модель учета джоулевой диссипации в пристеночной области. Сформулированная выше система уравнений обладает рядом особенностей, обусловленных наличием членов f и q. Прежде всего, в магнитогидродинамических пограничных слоях нарушается подобие между полями скорости и энтальпии торможения, свойственное газодинамическим течениям. Одной из причин его нарушения является выделение джоулева тепла / /сг вблизи холодной электродной стенки. Повышенное тепловыделение в пристеночной области связано с сильным уменьшением проводимости вблизи холодной поверхности в результате уменьшения температуры газа. При достаточно больших числах Рейнольдса Reo температура газа почти по всему поперечному сечению пограничного слоя вследствие интенсивного турбулентного перемешивания остается на уровне достаточно высокой температуры внешнего потока и резко уменьшается только вблизи стенки - в предельном случае в зоне ламинарного подслоя. Для приближенного учета этого эффекта построим простейшую модель разогрева жидкости в пристеночной области. Сделаем следующие предположения [c.555]

Так как в ударных волнах изменения скорости и температуры в основном происходят в направлении нормали к волне (а, значит, в большинстве случаев, в направлении, близком к направлению невозмущенного потока), а в пограничном слое основные изменения происходят поперек потока, то, очевидно, что в области взаимодействия пограничного слоя и ударных волн методы и результаты теории пограничного слоя неприменимы. Этот же вывод верен и в тех случаях, когда за сильными ударными волнами возникает область интенсивного завихрения. Таким образом, при течении сжимаемого газа с большими скоростями в ряде случаев, в отличие от течения несжимаемой жидкости, нельзя считать, что течения в пограничном слое и во внешнем потоке независимы и, пользуясь предположениями теории пограничного слоя, следует в конкретных задачах оценивать область возможного применения изложенной теории. В ряде задач течения в области пограничного слоя и во внешнем потоке должны рассматриваться совместно. Отметим, наконец, что в зависимости от значения числа Рейнольдса и других условий течение внутри пограничного слоя будет ламинарным или турбулентным. В последующем изложении будут рассмотрены оба эти случая. [c.493]

Аналитические методы [1] для подобного класса течений не дали удовлетворительного объяснения многих деталей взаимодействия потоков в кавернах. В [2] исследованы решения двумерных уравнений Эйлера для анализа обтекания каверны потоком с большой дозвуковой скоростью. Решение двумерных уравнений Навье-Стокса [3] было впоследствии повторено в ряде численных исследований, например в [4], для турбулентного режима течения в каверне с Lp = UD = 6.2, М = 2.36, где L - длина выемки, D - глубина. Задача обтекания плоской прямоугольной выемки неравновесным потоком вязкого многокомпонентного реагирующего газа решена в [5]. Численные результаты для нестационарных вязких течений в прямоугольных кавернах при сверхзвуковом внешнем обтекании получены в [6]. Метод решения уравнений Навье-Стокса для сжимаемого стационарного течения [3] был также применен для исследования вязкого турбулентного трехмерного течения, например в [7], однако этот метод не нашел широкого применения для нестационарного течения. Для исследования обтекания каверны с = 5.3, 8.0 и 10.7 гиперзвуковым потоком (М = 6.3) при ламинарном и переходном режимах пограничного слоя в [8] использован метод [7]. [c.123]

Задачи вязкого течения жидкостей и газов в пограничном слое при внешнем обтекании тел. Этот класс объединяет все задачи ламинарного и турбулентного, стационарного и нестационарного режимов течения однородных и миогокомионентных газов и жидкостей при свободном и вынужденном обтекании плоских и пространственных тел с произвольным распределением скоростей в потенциальном или завихренном потоке при произвольных условиях на границах и на поверхностях разрывов, Задачи данного класса описываются системой дифференциальных уравнений параболического типа, содержащей по крайней мере одну одностороннюю пространственную или временную координату, вдоль которой протекающий процесс зависит только от условий на одной из границ рассматриваемой области. Например, для задач теплообмена при неустановившемся ламинарном или турбулентном двумерном движении однородного газа система, состоящая из уравнений неразрывности движения и энергии, имеет вид [c.184]

Поле касательных напряжений в потоке жидкости и газа весьма консервативно относительно режима течения. Так, при стационарном, неускоренном течении в осесимметричном канале распределение касательных напряжений по поперечному сечению является одной и той же функцией безразмерного радиуса как для ламинарного, так и для переходного и турбулентного режимов течения. Автохмодельность поля касательных напряжений относительно режима течений с большой степенью точности выполняется и в пограничном слое при внешнем обтекании твердых тел. [c.166]

На рис. 7.2Ч-7.3 приведены профили скорости и полной энтальпии для нулевого решения и в фазах с а и /3 для ламинарного и турбулентного пограничных слоев при обтекании колеблющегося затупленного конуса (Ok = 10° L = 20го Хк = Юго = 6 Ееы = 7,5 10 , Кеь2 = = 7,5 10 ). Видно, что в профиле скорости вблизи стенки наблюдается локальный максимум, что свидетельствует о том, что наибольшие возмуш е-ния происходят в тонком дозвуковом подслое, а наименьшие — в верхней части слоя. Это связано с наличием при а Q поперечного растекания газа на наветренной образуюш,ей тела и с подпиткой пристеночных линий тока из внешней части слоя. Что касается профиля скорости и , то наибольшее изменение происходит во внутренней части, причем приращения скорости становятся отрицательными (поток газа тормозится), что отражает запаздывание перестройки течения вблизи стенки при колебаниях тела. [c.154]

Теоретический анализ высокоскоростного турбулентного пограничного слоя на пластине при постоянных температурах внешнего течения и поверхности пластины провели Дайсслер и Леффлер [Л. 4]. Метод анализа в основном тот же, что и в описанном в гл. 12 расчетеДайссле-ра для развитого течения газа в круглой трубе при вы- [c.343]

Если плотность частиц достаточно велика, так что условия во внешнем потоке не зависят от теплоотдачи от обогреваемой П.ЛОСКОЙ пластины, и диффузное излучение имеет место только в слое порядка толщины пограничного слоя, то выполняются условия Тро = То и /р =С7, и смесь при турбулентном режиме течения ведет себя как смесь газов (разд. 5.6). [c.368]

Для больших чисел Прандля (Рг > 1) основное термическое сопротивление сосредоточено в очень тонком слое (совпадаюш ем при Рг 50 с вязким подслоем) внешнее воздействие (искусственная турбулентность, интенсивное перемешивание) практически не отражается на структуре и характеристике 8 , в этом случае. Поэтому влияние температурного фактора для капельных жидкостей для течения в трубе и поперечного обтекания цилиндра или пучка будет одинаковым, и Ки (Рг /Рг , ) - . С уменьшением числа Прандля, например, для газов (Рг 0.7) величина совпадает с толщиной динамического слоя, т. е. становится относительно большой, и внешнее воздействие изменяет структуру этого слоя. Интенсивное перемешивание, которое наблюдается при омывании цилиндра, способствует выравниванию температур в пограничном слое, и влияние температурного фактора уменьшается Ки Для поперечно-омы- [c.39]

Ранее указыва.иось., что при рассмотрении взаимодействия потока газа или жидкости с твердой поверхностью все течение пелесообразно разделить на две области тонкого (пристеночного) пограничного слоя и располагающегося над ним внешнего потока. При этом могут реализоваться три режима течения 1) во внеш нем потоке и в пограничном слое — течение ламинарное 2) внешний поток турбулентный, а течение в пограничном слое ламинарное 3) во внешнем потоке и в пограничном слое — течение турбулентное. [c.392]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...