Интегральные характеристики течения

Как отмечалось ранее, важной интегральной характеристикой течений жидкости в трубах является коэс ициент трения, который позволяет связать потери давления в канале со средней скоростью течения или расходом [c.431]

Из многочисленных приложений, где необходимы сведения об интегральных характеристиках течений в каналах при малом возмущении их первоначальной цилиндрической поверхности, укажем проблему интенсификации теплообмена путем слабой деформации поверхности туб (при тщательной оценке сопутствующего увеличения их сопротивления) [1] и на задачу расчета сопротивления капиллярных трубок и биологических транспортных систем в виде трубок и каналов при деформировании их стенок [2]. Если для первой проблемы рассматриваемый класс ламинарных течений в каналах с деформированными стенками является только одним из возможных (в общем случае требуется анализ эффектов перехода, турбулентности, отрыва потока), то во втором случае, характеризующемся малыми числами Рейнольдса, модель ламинарного течения полностью адекватна. [c.374]

Покажем, что интегральные характеристики течения можно определить, не решая трехмерной системы уравнений (1.5)-(1.8), путем перехода к более простым двумерным уравнениям. [c.379]

Обобщения теории. Развитый выше метод определения интегральных характеристик течения можно использовать для анализа возмущенного течения в цилиндрической трубе, возникающего вследствие действия объемных сил и наличия вдува и отсоса жидкости малой интенсивности. [c.382]

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЧЕНИЯ [c.178]

В режиме установившихся надкритических колебаний все локальные и интегральные характеристики течения осциллируют со временем, причем форма колебаний, средние значения и амплитуды определяются параметрами возбуждения. В работе в качестве интегральной характеристики движения принято [c.263]

Приведенные теоремы Н.Д. Якимова (особенно в их более широком авторском варианте [146, 147]) создают рациональный фундамент для построения вариационных оценок интегральных характеристик течений с депрессионными кривыми. Отметим, что содержащиеся в них утверждения являются, с одной стороны, естественными, а с другой — в общем случае исчерпывающими, т.е. трудно ожидать, что они могут быть существенно усовершенствованы применительно к общему случаю. [c.47]

Метод малых возмущений для расчета боковых сил и моментов. В гл. 3 был развит метод возмущений для исследования течений, близких к радиальным. Он позволяет определить не только локальные, но н интегральные характеристики течения. [c.214]

Условие (2.2.9) справедливо для всех участков тракта, кроме его концов. Для течения на концах тракта (на расстояниях порядка радиуса) необходимо учитывать и уравнение для радиальных составляющих скорости [27, 30], однако при анализе динамики всего тракта обычно ограничиваются интегральными характеристиками течения на концах тракта в форме граничных импедансов. [c.63]

Заметим, что все вышеприведенные расчеты выполнены без учета нарастания пограничного слоя на обтекаемых поверхностях. Влияние пограничного слоя может быть учтено введением поправки в контур тела на толщину вытеснения б. Для этого необходимо применить какой-либо численный или интегральный метод расчета ламинарного или турбулентного пограничного слоя (гл. VI) совместно с изложенным выше методо<м сквозного счета. При наличии интенсивных скачков уплотнения в сверхзвуковом потоке возможен отрыв пограничного слоя (гл. VI, 6). Отрыв пограничного слоя приводит к картине течения в канале, существенно отличающейся от идеального расчета. Оставаясь в рамках приведенной выше методики расчета, можно попытаться в первом приближении учесть влияние отрыва на характеристики течения. С этой целью предлагается использовать зависимости для отношения давлений в зоне отрыва дг/ро и для длины отрывной зоны Ь/б (гл. VI, 6). При расчете течения методом сквозного счета от сечения, где начинается отрывная зона, как и в случае струи, на границе задается давление, равное давлению в зоне отрыва. Заметим также, что при расчете струи, вытекающей из сопла во внешний поток, возможно учесть влияние спутного потока, решая соответствующую задачу о взаимодействии двух сверхзвуковых потоков на границе струи. [c.293]

Локальные и интегральные характеристики пограничного слоя существенно зависят от режима течения жидкости в пограничном слое, является ли это течение ламинарным или турбулентным. Весьма важным является умение управлять развитием пограничного слоя, процессом перехода ламинарного течения в турбулентное, так как при проектировании летательных аппаратов это позволяет в зависимости от поставленной задачи оптимизировать их форму, правильно выбирать органы управления и т. п. [c.670]

Точный расчет малых концентраций не пмеет важного значения в тех задачах газовой динамики реагирующих сред, где определяются интегральные характеристики. Например, погрешность при расчете малых концентраций при определении потерь удельного импульса на химическую неравновесность при течении многокомпонентной смеси в сопле реактивного двигателя не дает существенной погрешности в результатах исследований. В зада- [c.208]

Введем в рассмотрение интегральные характеристики (б, 5 5 ) и формпараметры (Н , ) закрученного течения, исполь- [c.24]

Используя законы Ньютона и Фурье, интегральные характеристики колеблющегося потока при одномерном описании течения жидкости в канале можно представить в следующем виде осредненный по времени коэффициент сопротивления трения [c.30]

Отмеченные выше структурные особенности течений конденсирующегося и влажного пара в соплах позволяют объяснить поведение их интегральных характеристик [38]. К настоящему времени проведены эксперименты, позволяющие проанализировать изменение коэффициентов fi и g в зависимости от некоторых критериев подобия для суживающихся сопл. [c.222]

Размеры вязкой области убывают с уменьшением молекулярной вязкости быстрее, чем размеры всего турбулентного пограничного слоя. В связи с этим можно рассматривать некоторый идеальный турбулентный пограничный слой с вырожденным вязким подслоем. В таком пограничном слое интегральные характеристики переноса количества движения, теплоты и массы решающим образом определяются свойствами турбулентного пристенного ядра. Полученные результаты могут быть соответствующим образом использованы для расчета реальных течений. [c.78]

Задачей расчета турбулентного пограничного слоя является определение его характеристик при заданном законе изменения скорости движения внешнего потока по координате х. Обычно определяют трение, тепловой поток и поток массы на обтекаемой поверхности как функции координаты х, изменение толщин и интегральных характеристик пограничного слоя в направлении течения. В потоках с положительным градиентом давления, кроме того, выясняют происходит или не происходит отрыв пограничного слоя, и если происходит, то в каком месте. [c.271]

Доя области с некоторой фиксированной геометрией значение показателя степени при числе Грасгофа в зависимости ни- о-ог оказалось близким к 1/3. Это с достаточной точность справедливо и для других размеров нагревателя и для различных видов граничных условий. Такой показатель степени характерен для режимов развитой ламинарной конвекции. В полостях сложной геометрии закон "1/5" становится справедлив при более низких числах Грасгофа по сравнению с полостями относительно простой геометрии. Эта особенность полостей сложной геометрии связана по-видимому с более ранний появлениеы вторичных Течений и усложнением структуры потока. При п=1/3 коэффициент теплоотдачи не зависит от характерного размера полости, и поэтому интегральные характеристики теплообмена в полостях различной геометрии примерно одинаковы. [c.181]

Капиллярная вискозиметрия применяется для построения кривых течения — зависимостей сдвигового напряжения т от скорости сдвиговой деформации у в стационарном изотермическом потоке — путем обработки результатов измерений интегральных характеристик потоков в круглых каналах малого диаметра. Обработка данных производится как в предположении справедливости степенного реологического уравнения [c.84]

Между течением в пограничном слое и течением в трубе существует известная аналогия, хотя и не полная. Однако поскольку при расчете пограничного слоя используются только интегральные характеристики, можно обоснованно предполагать, что аналогичные зависимости будут в определенных условиях справедливы и там. [c.176]

Наряду с такими, прямыми методами идентификации когерентных структур в струях, получили распространение и так называемые косвенные методы определения параметров когерентных структур. Эти методы сводятся к слабому периодическому возбуждению струи и выявлению ее реакции на возмущения различной частоты. При наличии естественной тенденции к упорядоченности периодическое возбуждение может усилить скрытую регулярную структуру выше исходного турбулентного фона и, таким образом, сделать ее более отчетливой [1.8,1.30]. При таком способе обнаружения когерентных структур неизбежно возникает вопрос об их идентичности исходным структурам, которые образуются в струйных течениях при отсутствии периодического возбуждения. Ответ на этот вопрос не является однозначным. Упомянутый косвенный метод может быть приемлем в том случае, когда слабое возбуждение струи не приведет к заметному изменению осредненного течения [1.36]. Впрочем, даже при нарушении этого последнего условия некоторые интегральные характеристики когерентных структур - их характерная частота и конвективная скорость переноса -мало отличаются от соответствующих характеристик для невозбужденных струй. [c.20]

Наиболее информативной представляется работа [7], в которой систематизированы результаты по исследованию влияния сил плавучести на интегральные и локальные характеристики течения в вертикальных обогреваемых трубах, полученные авторами ранее, и содержатся новые результаты. Измерения проводились с использованием лазерного доплеровского анемометра и термоанемометра. Получен большой объем информации по профилям скорости и температуры, а также распределениям одноточечных вторых моментов пульсаций скорости и температуры, характеризующим энергию пульсаций и турбулентный перенос импульса и тепла. [c.697]

Вместе с тем результаты расчетов [148] показали, что детальное распределение скорости внутри волновой зоны оказывает сравнительно слабое влияние на такие интегральные характеристики течения, как расход жидкости, фазовая скорость и форма волн. Таким образом, результаты детальных аналитических исследований волнового течения не противоречат основным положениям теории Даклера, который исключил из рассмотрения воздействие волнообразования на осредненный во времени профиль скорости в пленке. Однако окончательный вывод о возможности использо- [c.214]

Уравнение для турбулентной вязкости использовано для исследования развитого течения проводящей жидкости в продольном магнитном поле. Проведен анализ рептения этого уравнения в области перехода от ламинарного режима течения к турбулентному. Изучено влияние магнитного поля на локальные и интегральные характеристики течения. Выполнен расчет конвективного теплообмена для течения жидкого металла при постоянном тепловом потоке в стенку. Показано, что расчетные данные хороню согласуются с результатами экспериментов в пЕироком диапазоне изменения определяющих параметров. [c.564]

To, что на достаточно большом расстоянии от отверстия трубки зависимость этих характеристик от xjD практически перестает сказываться, означает, что при достаточно большом xjD мы мо-жем положить xlD = oo в формуле (6.114) (т. е. является следствием предположения о том, что правые части в формуле (6.114) стремятся к пределу при x/D- oo), Однако тогда естественно считать, что начальные условия Uo и D при столь большом xjD будут сказываться лишь через значение начального импульса струи, определяюш,его медленно изменяюш.иеся с ростом X интегральные характеристики течения в сечении х = onst (типа скорости i/max = i/(л ) На оси струи и полуширины струи L = L x)y равной тому значению г, при котором м(г, О, л ) =0,5i/max( )) весь же статистический режим течения в окрестности плоскости л = onst будет как-то приспосабливаться к значениям масштабов и и L. Отсюда вытекает, что при больших значениях x/D струю уже можно считать осесимметричной (так как зависимость от ф может определяться лишь формой выходного отверстия), и формулы (6.114) здесь будут представлены в виде [c.308]

Совпадение вычисленных и наблюденных значений момента сил трения убедительно свидетельствует, что полученное Стюартом и Дэви уравнение Ландау (2.39) с o > О правильно описывает процесс возрастания неустойчивого по линейной теории осесимметричного возмущения. Однако свидетельство это все же является косвенным, так как с экспериментом здесь сравнивается не само значение амплитуды А, а подсчитанная по этой амплитуде интегральная характеристика течения — суммарный момент сил трения. Более непосредственную проверку применимости теории Ландау к течению между цилиндрами осуществил Доннелли (1963). Он наполнил зазор между цилиндрами (радиусов Ri = 1,9 см и Rz = 2,0 см) электролитом U и измерил силу проходящего через электролит тока, поступающего на коллектор — небольшую площадку на неподвижном внешнем цилиндре, перемещающуюся с постоянной скоростью в направлении оси Oz. При Та Тасг в электролите между цилиндрами возникает правильная совокупность стационарных тороидальных вихре , поле скорости которых имеет вид (а ) = Л / (r)e где коэффициент А—это Л(оо) = = Ajnax теории Ландау. Появившиеся вихри разрушают слои электрически заряженной жидкости около электродов и поэтому влияют на силу проходящего через электролит тока. Расчет этого явления показывает, что появлению вихрей должно соответствовать появление в выражении для силы тока / добавочного слагаемого вида Д/ = СА eos kz, где С — вполне определенный постоянный коэффициент. Результаты измерений подтверждают, что при Qj >Q r = (v Ta r/ iii ) / такая компонента действительно появляется, причем квадрат ее амплитуды А [c.150]

Изучение турбулентных потоков жидкости естественно начать со случая течений в круглых трубах и в пограничном слое на41лоской пластинке, легче всего осуществимых в лаборатории и имеющих большое значение для многих технических задач. Богатый экспериментальный материал, накопленный при изучении таких течений, позволяет рассматривать их как эталоны для проверки различных теорий и гипотез о природе турбулентности. Изложение основных сведений о важнейших интегральных характеристиках течений в трубах и в пограничном слое — профиле продольной скорости, расходе жидкости и законе сопротивления— и займет центральное место в настоящем параграфе. Далее мы рассмотрим также некоторые гипотезы о турбулентных течениях, широко используемые при практических расчетах, и в заключение совсем коротко остановимся на так называемой свободной турбулентности, на которую не влияют существенно никакие твердые стенки. Прежде всего, однако, необходимо привести общие соображения Рейнольдса (1894), относящиеся к произвольным турбулентным течениям и лежащие в, основе всей теории турбулентности. [c.215]

В работе Лакса, опубликованной в 1954 г., сама численная схема гораздо менее важна, чем использованная форма дифференциальных уравнений — консервативная форма. Лаке показал, что преобразованием обычных уравнений гидродинамики, в которых зависимыми переменными являются скорость, плотность и температура, можно получить систему уравнений, в которой в качестве зависимых переменных служат количество движения, плотность и удельная внутренняя энергия торможения. Эта новая система уравнений отражает сущность физических законов сохранения и позволяет сохранять интегральные характеристики течения в конечно-разностной схеме. Такая система уравнений широко используется в настоящее время для расчета распространения ударных волн независимо от применяемых конечно-разностных схем, поскольку скорость плоской ударной волны точно рассчитывается любой устойчивой схемой (см. Лонгли [1960] и Гари [1964]). [c.23]

На основе указанного расщепления градиента давления численно исследован акустический механизм переноса возмущений против потока для течений со значительным искривлением линий тока. В качестве таких течений рассмотрены течения в сопле Лаваля и в ударном слое около сферы. Установлено, что акустический механизм переноса в продольном направлении может быть разделен на глобальный и локальный механизмы. При этом глобальный механизм отвечает за перенос возмущений давления через все поле течения вверх по потоку с помощью интегральных характеристик течения - таких, например, как величина массового расхода газа через сопло. Механизм переноса возмущений давления, связанный с эллиптической составляющей градиента давления, оказался пространственно локальным уже первая глобальная итерация по этой составляющей градиента давления дает решение эллиптико-гиперболических систем уравнений, близкое к точному. [c.47]

В 1950-х годах Л.И. Седов и Г.Г. Черный вьшолнили исследования, сыфавшие ключевую роль в создании и развитии квазиодномерных моделей течения в каналах. В [1] ими обоснованы способы перехода от двумерных или пространственных течений в канале к одномерным с помощью процедуры осреднения с сохранением отвечающих рассматриваемой задаче интегральных характеристик течения. В [2] с помощью линеаризации уравнений закрученного течения в сопле Г.Г. Черный получил критерий, определяющий интегральные характеристики таких течений (в частности, коэффициенты расхода и тяги). Как было установлено почти 20 лет спустя, этот критерий работает не только при малых, но и при больших закрутках, при которых в дозвуковой части сопла возникает стационарный тороидальный вихрь, а коэффициент расхода уменьшается на десятки процентов. В [3, 4] в рамках модели радиально уравновешенного течения Г.Г. Черный сформулировал и решил ряд задач оптимизации ступени турбомашины. [c.4]

Развитие новой техники требует изучения локальных, интегральных и турбулентных свойств закрученного потока в специфических условиях—в каналах с изменяющейся по длине площадью поперечного сечения, при диафрагмировании выходного сечения и т. д. Между тем закономерности течения, тепло -и массообмена в осесимметричных каналах с местной закруткой потока изучены недостаточно. Имеющиеся в литературе результаты в подавляющем большинстве относятся к исследованию осредненных характеристик течения и теплообмена в непроницаемых трубах с частными законами начальной закрутки. Так мно- гочисленные результаты исследований по гидравлическому I сопротивлению и среднему теплообмену достаточно полно от-( ражены в [ 67]. [c.7]

В настоящем параграфе представлены результаты определения интегральных характеристик закрученного потока по экспериментам в трубе длиной 150 диаметров при течении воздуха [58]. Основные параметры лопаточных завихрителей указаны в табл. 1.1. Для обобщения привлечены опьп ные данные других авторов в этом случае интегральные характеристики определялись численным интегрированием полей скоростей, представленных в этих работах. [c.50]

Полученные в гл. 2 зависимости для локальньпс и интегральных параметров закрученного потока можно использовать только для расчета изотермических течений. Однако и в этих случаях они не позволяют вычислить некоторые важные характеристики. Более широкими возможностями обладают методы, основанные на решении интегральных соотношений импульсов в совокупности с граничными условиями и эмпирическими уравнениями для некоторых интегральных параметров потока (законы трения и теплообмена, формпараметры потока). Кроме того, интегральные методы являются наиболее удобным инженерным средством для вычисления характеристик течения и теплообмена при нагшчии комплекса воздействий (неизотермичность, закрутка, вдув и т. д.). [c.173]

В лаборатории турбомашин МЭИ используются различные стенды влажнога водяного пара, ориентированные на изучение 1) условий подобия и моделирования двухфазных течений в различных каналах и в элементах проточной части турбин АЭС 2) механизмов скачковой и вихревой конденсации пара в соплах каналах и решетках турбин при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях 3) влияния периодической нестационарности и турбулентности на процессы образования дискретной фазы, взаимодействия фаз и интегральные характеристики потоков 4) двухфазного пограничного слоя и пленок в безградиентных и градиентных течениях 5) механизма и скорости распространения возмущений в двухфазной среде, а также критических режимов в различных каналах в стационарных и нестационарных потоках 6) основных свойств и характеристик дозвуковых и сверхзвуковых течений в соплах, диффузорах, трубах, отверстиях и щелях 7) влияния тепло- и массообмена на характеристики потоков в различных каналах 8) течений влажного пара в решетках турбин с подробным изучением структуры потока и газодинамических характеристик 9) структуре потока, потерь энергии и эрозионного процесса в турбинных ступенях, работающих на влажном паре 10) рабочего процесса двухфазных струйных аппаратов (эжекторов i и инжекторов). [c.22]

Интенсивность процесса переноса импульса, тепла и вещества при ламинарном режиме течения, как известно, определяется молекулярным обменом. При развитом турбулентном режиме течения роль молекулярного обмена становится исчезающе малой, молекулярный обмен уступает место молярному. Наиболее сложный характер имеет, однако, механизм обмена в промежуточной области течения, где оба вида явлений переноса — молекулярный и молярный — соизмеримы по величине и взаимодействуют неаддитивным, нелинейным образом. Это обстоятельство придает специфичный характер закономерностям переноса в переходной области течения, отличным от аналогичных закономерностей для чисто ламинарного или тур булентпого режимов. Физически разумная интерполяционная формула для некоторой закономерности в переходной области должна в пределе переходить в формулы, справедливые соответственно для ламинарной и турбулентной областей течения. Более того, переход этот должен соверщаться, как правило, со слабым разрывом на нижней критической границе (скачок производной) и асимптотически — на верхней. Такой вид перехода типичен для интегральных характеристик (сопротивление, теплоотдача и др.), тогда как плавный переход на обеих границах характерен для локальных (профили скорости, температуры и др.). [c.149]

В обоих случаях (локальные и интегральные характеристики) при переходе от одних закономерностей, присущих ламинарному течению, к другим, присущим турбулентному режиму, своеобразие нелинейнего взаимоналожения эффектов различной (молекулярной и молярной) природы проявляется качественно одинаково. Темп изменения некоторой характеристики обычно быстро возрастает в начале переходной области, а затем падает. В среднем в промежуточной области он выше, чем в обеих предельных, иногда даже меняет знак. [c.149]

Г. Г. Черный выполнил исследования, сыгравшие ключевую роль в создании и развитии простых ( инженерных ) моделей течения. В связи с проблемой квазиодномерного описания течений в каналах Л. И. Седов и Г. Г. Черный в 1954 г. обосновали процедуру осреднения параметров с сохранением интегральных характеристик потока. Путем линеаризации уравнений закрученного течения Г. Г. Черный в 1956 г. получил критерий, определяюгций коэффициенты расхода и тяги сопла. Как много позже показали двумерные расчеты, этот критерий применим при закрутках, уменьшаюгцих коэффициент расхода на десятки процентов. В те же годы в рамках модели радиально уравновешенного течения он сформулировал и решил ряд задач оптимизации ступени турбомашины. [c.11]

В результате решения уравнений Навьс-Стокса для ламинарного режима течения или уравнения Рейнольдса для турбулентного режима течения с помощью пакета определяется поле скоростей и поле давлений в области, на основании которых можно получить некоторые интегральные характеристики, например, коэффициент гидравлических потерь устройства. Схема применения численных методов при работе в среде пакета сводится к некоторой последовательности действий. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...