Течения жидкости с турбулентной вязкостью

В 1883 г. были опубликованы результаты больших экспериментальных исследований О. Рейнольдса по течению воды в трубах. Эти исследования, во-первых, послужили началом для развития теории подобия течений жидкости с учётом вязкости, и основанием для введения основного критерия подобия — критерия Рейнольдса, во-вторых, явились толчком к попыткам теоретического исследования устойчивости ламинарных течений вязкой жидкости и, в-третьих, послужили началом систематических экспериментальных и теоретических исследований турбулентных течений жидкости. Теоретические исследования О. Рейнольдса по теории турбулентности были опубликованы в 1895 г. [c.23]

Все полученные выше формулы для распределения скоростей, коэффициентов турбулентной вязкости и сопротивления относятся к основному участку трубы, т. е. к течению жидкости с установившимся, не меняющимся вдоль трубы, профилем скоростей. В связи с этим возникает вопрос о величине начального участка трубы. [c.436]

Жидкости с переменной вязкостью. При турбулентном течении в круглой гладкой трубе в случае охлаждения жидкости (Рш И/ = 1-1-2). [c.49]

Исследования внешнего турбулентного пограничного слоя капельной жидкости с изменяющейся вязкостью вообще не проводились. Весьма вероятно, что в этом случае справедливы результаты расчета теплообмена и сопротивления при турбулентном течении жидкости в трубе, приведенные в табл. 12-1. [c.325]

Интересно отметить, что моделирование неньютоновского течения во многом похоже на моделирование турбулентного течения, которое будет обсуждаться в 11.3. Перед этим рассмотрено течение жидкости с вязкостью, зависящей от температуры. [c.246]

На практике чаще наблюдается турбулентный режим течения жидкости, например, при движении воды в трубах из-за ее сравнительно малой вязкости и большой скорости течения. При движении вязких жидкостей (нефти, масла и др.), а также при движении жидкостей с малой вязкостью, но с небольшой скоростью, наблюдается ламинарный режим течения. [c.30]

Пока число Рейнольдса мало, силы вязкости преобладают над силами инерции и всякие случайно возникающие в жидкости возмущения гасятся силами вязкости. При возрастании числа Рейнольдса до значения, называемого критическим, силы инерции становятся сопоставимыми с силами вязкости и наблюдается переход от,ламинарного режима течения к турбулентному. Например, для жидкости, текущей ио гладкой круглой трубе (в качестве линейного размера / которой взят ее диаметр), Ре -2300. При этом несущественно, за счет чего получается большое значение числа Рейнольдса возрастает ли оно при увеличении линейного размера I пли же скорости течения V, либо за счет малого значения кинематической вязкости. Поэтому число Рейнольдса может служить критерием механического подобия различных потоков. [c.146]

Образование турбулентного движения можно обосновать еще исходя из общих законов физики, в частности из второго закона термодинамики в формулировке С. Больцмана Во всякой изолированной системе происходят такие изменения, которые приводят систему в ее наиболее вероятное состояние . С этой точки зрения хаотичное движение отдельных частиц в потоке жидкости, свойственное турбулентному движению, является более вероятным, чем другие, более упорядоченные формы движения. Параллельноструйное ламинарное течение может возникнуть только в условиях, которые не дают возможности частицам жидкости двигаться беспорядочно (из-за большой вязкости жидкости при малых скоростях). [c.141]

Движение жидкости может быть ламинарным или турбулентным. При ламинарном режиме частицы жидкости движутся послойно, яе перемешиваясь. Турбулентный режим характеризуется непрерывным перемешиванием всех слоев жидкости. Ламинарное течение переходит в турбулентное при критическом значении числа Рейнольдса Не = wl/v, где V — кинематическая вязкость, м /с. Режим движения жидкости, промежуточный между ламинарным Я турбулентным, называется переходным. [c.196]

Интенсивность теплоотдачи зависит от многих факторов и в частности от вида конвекции (свободная или вынужденная), режима течения жидкости (ламинарный или турбулентный), физических свойств среды (плотности р, теплопроводности X, динамической вязкости (Г, массовой удельной теплоемкости с, коэффициента объемного расширения [c.94]

При турбулентном движении весь поток насыщен беспорядочно движущимися вихрями, которые Непрерывно возникают и исчезают. В точности механизм вихреобразования еще не установлен. Одной из причин их возникновения является потеря устойчивости ламинарного течения, сопровождающаяся образованием завихрений, которые затем диффундируют в ядро и, развиваясь, заполняют весь поток. Одновременно с этим вследствие вязкости жидкости эти вихри постепенно затухают и исчезают. Благодаря непрерывному образованию вихрей и их диффузии происходит сильное перемешивание жидкости, называемое турбулентным смешением. Чем больше вихрей, тем интенсивнее перемешивание жидкости и тем больше турбулентность потока. Различают естественную и. искусственную турбулентность. Первая устанавливается естественно. Для случая стабилизированного движения внутри гладкой трубы турбулентность вполне определяется значением критерия Re. Вто- [c.33]

Однако и до перехода к собственно турбулентному режиму присутствие взвешенных частиц влияет на сопротивление течению жидкости, тормозящей скольжение пластин одна относительно другой. Твердые частицы сужают пространство, занятое струями жидкости, и увеличивают средний градиент скорости поперек потока, действуя так, как если бы зазор между пластинами сузился. Следует также учесть, что при нарушении параллельности движения отдельных частиц жидкости, т. е. при искривлении их траекторий, обмен количеством движения между соседними слоями жидкости, расположенными на разных расстояниях от пластин, усиливается, подобно тому как этот обмен усиливается при настоящем турбулентном режиме. В результате вязкость коллоидного раствора, содержащего взвешенные частички, оказывается повышенной по сравнению с вязкостью чистого растворителя. [c.61]

Распределение турбулентной вязкости поперек турбулентного потока зависит от его структуры. Турбулентный поток условно можно разделить на три зоны вязкий слой, буферный слой (переходная область) и турбулентное ядро, В вязком слое, в области, непосредственно прилегающей к стенке, движение жидкости преимущественно ламинарное, т. е. молекулярная вязкость больше, чем турбулентная. Несколько дальше от стенки (за вязким слоем) течение становится нестационарным (буферный слой). После буферного слоя расположено турбулентное ядро, где весь поток вовлечен в турбулентное движение. Следует отметить, что вязкий слой не является полностью невозмущенным. Прилегающие к стенке сравнительно крупные элементы жидкости, имеющие низкую скорость, периодически отрываются от стенки и переносятся в ядро потока. Механизм этого явления полностью еще не изучен, но вероятнее всего этот процесс обусловлен неустойчивостью вязкого слоя. Элемент жидкости, оторвавшийся от поверхности, замещается жидкостью с большей энергией из удаленной от поверхности области именно эта жидкость приносит энергию, необходимую для отрыва элемента жидкости от поверхности. В ядре потока турбулентность генерируется и поддерживается элементами жидкости, пришедшими от стенки. [c.185]

Рассмотрим влияние основных режимных параметров — давления, массовой скорости и пар о содержания для указанных выше видов кризиса теплоотдачи. С изменением давления меняется плотность фаз, сила поверхностного натяжения, вязкость и т. д., что сказывается на параметрах парообразования и толщине граничного кипящего слоя. Различная скорость потока обусловливает разный градиент скорости в слое. Это оказывает влияние на размеры отрывающихся пузырьков пара и интенсивность эвакуации их в ядро течения. Турбулентные пульсации, также зависящие от средней скорости течения, определяют интенсивность диффузии капель из ядра и срыва жидкости с пленки. С изменением энтальпии потока меняется скорость, влагосодержание и интенсивность обмена жидкостью между ядром потока и пристенным слоем. " [c.120]

Таким образом, для расчета коэффициента сопротивления с учетом изменения вязкости при турбулентном течении жидкости в гладких трубах можно рекомендовать формулу (7). Значение п следует принимать равным 0,14 при нагревании жидкости и по формуле (8) при охлаждении жидкости. Формула (7) справедлива в пределах Re от 3,3 103 до 2,5 10 Ргш от 1,3 до 180 и (Хс/цж от 0,3 до 40. [c.337]

На достаточном отделении течение в следе не зависит от конкретной формы тела, породившего след (рис. 7.12, а). Картина, аналогичная течению в следе, наблюдается в турбулентной струе (вдали от источника), распространяющейся в окружающем потоке (рис. 7.12, б). На границе следа или струи скорость равна скорости основного потока. Различие состоит в том, что внутри следа скорости меньше скорости внешнего потока, а внутри струи — наоборот, больше. Турбулентные течения, не ограниченные твердыми стенками, называются течениями со свободной турбулентностью. Такие течения обладают свойствами, характерными для пограничного слоя градиент скорости в поперечном направлении велик по сравнению с градиентом в продольном направлении. В то же время расчет следов и неограниченных струй более прост, чем расчет пограничного слоя, так как следует учитывать только турбулентное трение и не имеется областей, где велико влияние вязкости жидкости. [c.189]

Важное значение для развития гидрогазодинамики имеет теория подобия и размерностей. Ее становление тесным образом связано с необходимостью экспериментальных исследований различных процессов на модельных объектах. Именно теория подобия должна была дать ответ на правомочность переноса данных лабораторных исследований на натурные объекты. Первым, кто решил эту задачу применительно к исследованию сопротивления судов, был У. Фруд (1810—1879). Значительный вклад в разработку теории подобия осуществил О. Рейнольдс (1842—1912). Его исследования движения жидкости в трубах показали возможность существования двух форм течения — ламинарного и турбулентного, причем реализация той или другой формы определялась соотношением между силами инерции и силами вязкости. Работы Фруда и Рейнольдса о физическом подобии явлений нашли широкое развитие и применение в экспериментальной аэродинамике. [c.13]

Не следует смешивать понятия пристеночного, ламинарного подслоя в трубе с ранее введенным представлением о ламинарном пограничном слое. Напомним, что движение вязкой жидкости в пограничном слое определялось как силами вязкости и давлений, так и инерционными влияниями движение в пограничном слое не было равномерным, а сам слой нарастал по толщине вниз по потоку. В рассматриваемом сейчас ламинарном подслое движение равномерно и происходит под действием голько движущего перепада давлений и сил вязкости. Пограничный слой граничит с внешним безвихревым потоком, ламинарный подслой располагается иод турбулентным ядром течения, законы движения которого не имеют ничего общего с потенциальным потоком. Нам придется в дальнейшем иметь дело с турбулентным пограничным слоем в этом случае вблизи стенки, на дне турбулентного пограничного слоя, будет существовать ламинарный подслой. [c.610]

Как уже отмечалось раньше, необходимые признаки ламинарного течения в круглой трубе установлены не только на основании результатов опытов, но и на основании результатов решения дифференциальных уравнений движения вязкой несжимаемой жидкости с удовлетворением граничным условиям прилипания частиц жидкости к стенкам. Что же касается перечисленных необходимых признаков турбулентного движения в трубе, то они пока установлены только на основании экспериментальных наблюдений и измерений. Среди исследователей, занимающихся вопросами течений жидкости, широко распространено мнение, что указанные признаки турбулентного режима течения в трубе нельзя получить в результате решения краевой задачи на базе общих дифференциальных уравнений движения вязкой жидкости, в основе которых лежит гипотеза Ньютона о силе вязкости и гипотеза о сплошности среды и непрерывности изменений скоростей частиц. Извилистый и неупорядоченный характер траекторий отдельных частиц побудил ряд исследователей отказаться от непосредственного использования дифференциальных уравнений движения вязкой жидкости для изучения турбулентных течений и стать на путь видоизменения этих уравнений с помощью математического метода осреднения ряда величин и введения в связи с этим методом новых неизвестных величин. [c.435]

Приведенные выше формулы относятся к турбулентному течению с большими числами Рейнольдса, когда влияние вязкости жидкости проявляет себя лишь в слабой степени. При движении жидкости с малыми числами Рейнольдса коэффициенты местных сопротивлений зависят не только от геометрических ха- [c.79]

Режимы течения жидкостей и газов. Опытами установлено, что в зависимости от величины скорости движения, размеров потока и вязкости среды могут наблюдаться два качественно различных режима течения ламинарный и турбулентный. При ламинарном режиме течение имеет упорядоченный слоистый характер. Отдельные слои потока двигаются, практически не перемешиваясь одни с другими. При турбулентном режиме течение является беспорядочным. В потоке образуются завихрения, и в результате этого возникает сильное перемешивание в поперечном к основному движению направлении. [c.36]

Подведем итог. Исследование гидродинамической системы с двумя сильными разрывами показало, что вырожденный случай прилипания ( = 0) жидкости на внутренних стенках j-области не содержит интересных качественных явлений. Это означает, что проскальзывание жидкости на разрыве физически содержательно са.мо по себе, вне связи с конкретными реологическими свойствами. Для разных реологических моделей жидкости (ньютоновская, нелинейно-вязкая, вязкоупругая) эффект скольжения проявляет себя многофакторным образом. Представленные здесь примеры демонстрируют эволюционные свойства течений с турбулентной вязкостью на фоне эффекта скольжения. В формировании структуры потока ифают принципиальну ю роль два обстоятельства эффект скольжения жидкости вдоль линии сильного разрыва и характер распределения (монотонный либо немонотонный) полных гидродинамических напоров в направлении основного течения. [c.100]

Критерий Пекле называют иногда критерием конвективного теплообмена. Чем больще критерий Ре, тем выще доля тепла, переносимого в жидкости за счет конвекции по сравнению с переносом за счет теплопроводности. Критерий Рейнольдса является важнейшей характеристикой состояния потока в частности, критерий Ре показывает, имеет ли место турбулентное или ламинарное течение жидкости при турбулентном течении распределение скоростей по сечению потока зависит от Ре. Критерий Грасгофа характеризует влияние на процесс конвективного теплообмена подъемной силы, возникающей за счет разности плотностей жидкости. Очевидно, при изотермическом течении 0г = 0. Критерий Прандтля характеризует физические свойства жидкости. Так как он целиком составлен из физических параметров, то он и сам является физическим параметром и, следовательно, может являться функцией тех же величин, от которых зависят составляющие его физические параметры. Критерий Рг определенных капельных жидкостей зависит только от температуры, причем для большинства жидкостей эта зависимость в основном аналогична зависимости вязкости (х от температуры, т. е. при увеличении температуры Рг резко уменьшается. Для воды, например, [c.299]

Великолепный обзор ранних работ по теории турбулентного пограничного слоя содержится у Прандтля ), Следуя представлению о том, что течение в турбулентном пограничном слое в противоположность макроскопически упорядоченному движению жидкости в ламинарном пограничном слое в значительной мере представляет собой чрезвычайно хаотическое случайное движение жидких частиц, Прандтль подходит к описанию ранней работы Рейнольдса по турбулентному течению, к понятию турбулентной вязкости, длины перемешивания и теории подобия и к эмпирическим формулам коэффициента сопротивления для течений в трубах и около плоских пластин. Поскольку представленное здесь исследование гиперзвукового реагирующего или нереагирующего турбулентного пограничного слоя является развитием многих концепций, сформулированных Прандт-лем, мы рекомендуем серьезному читателю ознакомиться с исследованиями Прандтля, с тем чтобы глубже понять все изложенное в этой главе. [c.236]

Капилляры с турбулентным течением жидкости имеют в широком диипазоне Q сложный характер зависимости р = f (Q), отличный от квадратнчиого из-за переменности коэффициента трения X. Поэтому квадратичные капиллярные дроссели (нанример, 1 на рис. 3.80) прнменилы в условиях незначительных изменений р и Q, что соответствует условиям в предохранительном клапане при небольшом диапазоне изменения вязкости. Во избен ание засорения и облитерации размер проходов капилляров должен быть не менее 0,6—0,8 мм при условии фильтрации жидкости. [c.376]

При турбулентном течении ередняя екорость почти поетоянна по всему поперечному сечению трубы. Только лишь у самых стенок трубы в тонком пограничном слое, заторможенном вследствие вязкости жидкости, скорость резко убывает до нуля. Следовательно, влияние вязкости при турбулентном течении имеет существенное значение только в пограничном слое и вне его жидкость с достаточной степенью точности можно считать идеальной. [c.146]

В заданных конкретных условиях для каждой жидкости существует предельное значение критерия Kw, выше которого влияние механизма турбулентного обмена в однофазной среде становится пренебрежимо малым. Однако в общем случае эта граница не может быть точно определена только с помощью критерия Kw [182]. Дело в том, что при кипении жидкости с заданными физическими свойствами количество теплоты, вынесенное из пристенной области за счет процесса парообразования, пропорционально ql rp"), а интенсивность турбулентного обмена в однофазной среде определяется значением числа Рейнольдса Re = twi/v, а не одной только скоростью W [182]. Например, при фиксированных значениях плотности теплового потока я скорости циркуляции интенсивность переноса теплоты при турбулентном течении однофазной среды с увеличением диаметра трубы уменьшается. Следовательно, этот механизм переноса перестает влиять на теплоотдачу к кипящей жидкости в трубе большего диаметра при меньшем значении q и, следовательно, Кш- При механизмов переноса теплоты с увеличением вязкости жидкости также смещается в сторону меньших значений критерия К -При кипении в трубах коэффициент теплоотдачи зависит также от иаросодержания потока. Эта зависимость обусловлена возрастанием истинной скорости жидкой фазы w и изменением структуры потока по мере накопления в нем пара при неизменном массовом расходе парожидкостной смеси. [c.228]

Для ИПХТ-М, как и для ИТП, характерен турбулентный режим течения, и при определении движения расплава решающее значение имеет турбулентная вязкость v . Расчет поля скоростей движения в меридиональных плоскостях (v) ведется полуэмпирическим методом (методика 8) решается уравнение движения Навье—Стокса (с учетом дополнительных рейнольдсовых членов) совместно с уравнением несжимаемости жидкости, причем в решение вводится поле эффективной вязкости Нэ> базирующееся на экспериментальных данных о распределении V в исследованных типичных объектах. Здесь = v + v , где V — физическое значение кинематической вязкости (обычно вводится через "эффективное число Рейнольдса Reg = Vq Во мно- [c.93]

Наша цель состоит в том, чтобы исследовать 1) нестационарные двумерные свойства гидродинамической системы, проявляющиеся на фоне эффекта скольжения жидкости вдоль линии разрыва 2) влияние характера распределения (монотонный либо немонотонный) полных гидродинамических напоров вдоль направления основного течения 3) нелинейные эволюционные свойства системы для ньютоновской жидкости и жццкости с положительной либо знакопеременной турбулентной вязкостью. [c.85]

Пусть 1-2 1, тогда осущесгвляется вариант, показанный на рис. 3.66. Штриховкой отмечена область устойчивог о решения (узел, фок с) вспомогательная штриховая линия показывает значения, Re, для которых существует особая точка центр - незатухающее периодическое решение. Значит, при немонотонном распределении напоров могут существовать ос-цилляторные решения. Здесь важно то, что эти колебательные процессы происходят при любых неотрицательных > О, т. е. при течении ньютоновской жидкости, //, = //j = О, для жидкости Ладыженской (/ = 0), а также для положительной и отрицательной турбулентных вязкостей. [c.98]

Представлена новая модель гидродинамической системы с двумя сштьными разрывами. Подробно изучены эволюционные свойства разрывных течений жидкости со знакопеременной турбулентной вязкостью рассмотрены нелинейные колебательные процессы, происходящие на фоне эффекта скольжения жидкости вдоль линии разрыва. Для разных реологических моделей жидкости эффект проскальзывания проявляет себя многофакторным образом. [c.131]

Общая теория турбулентности. Основоположником теории турбулентности является английский ученый Осборн Рейнольдс (1842—1912 гг.). Он был учеником Дж. К. Максвелла (1831—1879 гг.) и для построения теории турбулентности использовал метод, развитый Максвеллом [12] в кинетической теории вязкости газов. Метод Максвелла состоит в различии видимого течения газов и теплового движения молекул. Вязкие свойства движу-ш,ихся газов, вбл изи локояш,ейся стенки Максвелл объяснял переносом к стенке количеств движений. молекул посредством их теплового движения. Покоящаяся стенка задерживает часть количеств движения молекул, оказывая этим тормозящее действие на ударяющиеся о нее молекулы газа. Затормаживаемые покоящейся стенкой молекулы переносят в соседние, более удаленные от стенки, слои газа меньшие количества движения, чем те, которыми эти слои обладают. В результате обмена слои газа, близко расположенные к стенке, замедляются в своем видимом движении, сталкиваясь с молекулами, отражающимися от стенки 1и несущими. меньшие видимые количества движения. Развитую Максвеллом схему вязкогр течения газа вблизи покоящейся стенки О. Рейнольдс [11] применил к турбулентному течению жидкости. Подобно Максвеллу Рейнольдс разделил турбулентный поток жидкости на. видимое, усредненное, течение ее и на возмущения этого течения. Возмущения были названы им турбулентными пульсациями. Эти пульсации Рейнольдс уподобил тепловым движениям молекул, а В1идим0е, усредненное, течение — видимому потоку молекул. Полной аналогии между рассматриваемыми явлениями не имеется, и Рейнольдсу не удалось построить законченной [c.222]

Лабириигно-винтовые уплотнения. Ла-биринтно-вйнтовые устройства применяют в качестве насосов (лабиринтные насосы) и уплотнений валов сравнительно недавно [И]. В отличие от винтовых устройств, эффективно работающих в средах с большой (по сравнению, например, с водой) вязкостью в режимах ламинарного течения, лабиринтно-винтовые уплотнения рекомендуется применять в маловязких жидкостях (в воде, сжиженных газах и т. п.) в режимах турбулентного течения. Турбулентный режим определяется конструкцией лабиринтно-винтового уплотнения, имеющего нарезки противоположного направления на втулке и винте, малой вязкостью жидкости и большой относительной скоростью движения нарезок. В связи с тем, что уплотнения работают в режиме развитой турбулентности, движение жидкости можно считать автомодельным. Его гидродинамические характеристики слабо зависят от числа Рейнольдса. [c.414]

Эффект перемешивания часто выражают через турбулентное напряжение трения т = е (ди1ду), связывая вызывающую его причину с некоторой вязкостью б, называемой турбулентной , или вихревой , вязкостью. Так как турбулентная вязкость е в пограничном слое может в сто раз превышать динамическую вязкость [х той же жидкости, турбулентное течение обладает гораздо большей способностью к самоперемешиванию. Вследствие большего потока массы и большей турбулентной вязкости турбулентное течение способно распространяться на большее расстояние против возрастающего давления, чем ламинарное течение. Таким образом, перемешивание является очень важным фактором, характеризующим отрыв, который можно выразить в виде некоторого параметра. [c.20]

Смотреть страницы где упоминается термин Течения жидкости с турбулентной вязкостью : [c.75] [c.120] [c.32] [c.200] [c.209] [c.98] [c.197] [c.224] [c.311] [c.200] [c.234] [c.97] [c.555] [c.226] [c.85] [c.135]

Смотреть главы в:

Динамика вихрей и теплоперенос в потоке вязкой жидкости -> Течения жидкости с турбулентной вязкостью

ПОИСК

Вязкость жидкости

Вязкость жидкости турбулентная

Вязкость и турбулентность

Течение в жидкости

Течение турбулентное

Турбулентная вязкость

Турбулентное течение жидкости

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...