Турбулентное течение на плоской пластине

Турбулентное течение на плоской пластине 362 [c.532]

В работе [ 10 ] для турбулентного течения на плоской пластине при Ье 1 в ламинарном подслое получено уравнение числа [c.159]

Рис. 3-1. Упрощенная модель перехода в пограничном слое из ламинарного в турбулентное течение на плоской пластине.

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]

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]

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]

Особый интерес представляет неустойчивость ламинарного течения в пограничном слое и возникновение в кем турбулентности. Значимость этого вопроса определяется тем, что во многих случаях встречаются смешанные пограничные слои с участками ламинарного и турбулентного режимов. Для расчета таких слоев необходимо располагать не только методами расчета каждого из них, но и способами определения размеров переходной зоны или, по крайней мере, положения точки перехода. Рассмотрим в общих чертах переходные явления в пограничном слое на плоской пластине. [c.361]

Значительное число исследований связано с определением перехода ламинарной формы течения в турбулентную на плоской пластин-к е, обтекаемой в продольном направлении. Согласно этим исследованиям, координата точки перехода П (рис. 1.10.1), отсчитываемая от передней заостренной кромки пластинки О, при обычном состоянии набегающего воздушного потока определяется экспериментальным критическим числом Рейнольдса [c.90]

В работе ([38], ч. 2) приведены результаты исследований структуры турбулентного пограничного слоя, которые позволили получить профили продольной и поперечной составляющих скорости, измерить интенсивность турбулентных пульсаций и касательных напряжений, а также провести спектральный анализ течения на плоской проницаемой пластине при вдуве воздуха. Измерения проводились в дозвуковой аэродинамической трубе со скоростью потока в рабочей части 10 м/с. Параметр вдува перед пористым участком длиной 1030 и щириной 400 мм изменялся в диапазоне 0,05 с [c.461]

Для расчета теплообмена в турбулентной области течения используется большое число эмпирических методов, но все они не позволяют проводить экстраполяцию за пределы тех значений определяющих критериев, для которых они получены. При определении коэффициента теплообмена а на плоской пластине с постоянной температурой используется эмпирическая формула [Л. 2-13] [c.49]

Некоторое подтверждение этому предположению дают эксперименты, опубликованные в работе посредством искусственного создания градиента давления удалось сильно повысить теплопередачу при повышении турбулентности внешнего течения также на плоской пластине. Качественное объяснение этого явления можно вывести, как это показано [c.299]

Рис. 16.15. Возникновение турбулентности из первоначально длинноволнового возмущения при течении вдоль плоской пластины. По Л. Прандтлю [ ]. Снимки сделаны киноаппаратом, перемещавшимся над пластиной на тележке со скоростью, равной скорости течения поэтому в поле зрения объектива оставалась все время одна и та же группа вихрей. Снимки делались при большой экспозиции. Течение было сделано видимым при помощи алюминиевой пыли, насыпанной на поверхность воды.

Тщательные измерения турбулентных пульсаций скорости и коэффициентов корреляции в турбулентном пограничном слое на плоской пластине с понижением и повышением давления в направлении течения выполнены Г. Б. Шубауэром и П. С. Клебановым [ ]. [c.511]

Простейший и в то же время практически очень важный случай турбулентного пограничного слоя мы имеем при продольном обтекании плоской пластины. С этим случаем мы встречаемся при вычислении сопротивления трения корабля, сопротивления крыла и фюзеляжа самолета, а также лопаток турбины или воздуходувки. Продольное обтекание плоской пластины характерно тем, что для него градиент давления вдоль стенки равен нулю, и поэтому скорость вне пограничного слоя остается постоянной. Правда, при обтекании только что перечисленных тел градиент давления не всегда равен нулю. Однако до тех пор, пока не возникает отрыва пограничного слоя, сопротивление трения во всех этих случаях, так же как и при ламинарном течении, мало отличается от сопротивления плоской пластины. Следовательно, закономерности пограничного слоя на плоской пластине являются основой для расчета сопротивления всех тел, у которых при обтекании не возникает резко выраженного отрыва. Распространение выводов, которые мы получим при изучении пограничного слоя без градиента давления, на пограничный [c.571]

В предыдущей главе мы рассмотрели турбулентный пограничный слой на плоской пластине при ее продольном обтекании без градиента давления в направлении течения. В настоящей главе мы рассмотрим турбулентный пограничный слой на стенке с понижением или повышением давления в направлении течения. Такое течение имеет особенно большое практическое значение в проблеме сопротивления крыла самолета и лопатки турбины, а также для исследования диффузора. Во всех этих случаях кроме определения сопротивления особый интерес представляет также выяснение вопроса, происходит или не происходит отрыв пограничного слоя, и если происходит, то в какой именно точке. Понижение давления и особенно повышение давления в направлении течения оказывают, так же как и при ламинарном течении, сильное влияние на развитие пограничного слоя. [c.601]

Теплопередача на гладкой плоской пластине. В главе XII уже было показано, что при ламинарном течении вдоль плоской пластины профили скоростей и профили температур, если не учитывать тепло, возникающее вследствие трения, и если число Прандтля равно единице, тождественна совпадают. То же самое имеет место и при турбулентном обтекании плоской пластины при условии, что кроме равенства Рг = 1 выполняется также равенство Рг = 1. Это означает, что для обмена импульсов и теплообмена предполагается один и тот же механизм. Тогда вследствие совпадения профилей скоростей и профилей температур должно соблюдаться соотношение [c.632]

Результаты теории турбулентного пограничного слоя, полученные в гл. 7 и в настоящей главе, серьезно пострадали бы с точки зрения практической применимости, если бы они ограничивались приложением к течению в пограничном слое только на плоских пластинах. Ввиду этого обстоятельства был написан п. 8.7. В п. 8.7 проводится исследование влияния градиента давления и формы тела на характеристики турбулент- [c.276]

Все вышеперечисленные пункты были посвящены изучению течения в сжимаемом турбулентном пограничном слое на плоской пластине, В п. 8.7 приведены методы, которые позволяют при определенных условиях использовать для осесимметричных тел результаты, полученные для плоской пластины, [c.323]

Представлен вариант двухпараметрической модели турбулентности, позволяющий непрерывным образом рассчитывать область течения от ламинарного до турбулентного режимов, включая переход, в условиях высокой интенсивности турбулентности набегающего потока. Показана возможность теоретического описания свойств теплового перехода квазистационарной моделью турбулентности при периодических распределениях скорости набегающего потока. Численные результаты сопоставляются с экспериментальными и теоретическими данными. Предлагаемый подход развит для определения совместного влияния параметров гармонических колебаний внешней скорости и турбулентности набегающего потока на характеристики теплопереноса на плоской пластине с различными граничными условиями для энтальпии. [c.82]

Для турбулизированных пристеночных течений введение дополнительных эмпирических функций в коэффициенты модельных уравнений позволило получить согласованные численные результаты с экспериментальными данными [14-16] для описания переходной структуры потока в пограничном слое при изменении от малых до больших значений локальных турбулентных чисел Рейнольдса. Возможность использования модифицированной квазистационарной модели при высокой интенсивности турбулентности и гармонических колебаниях скорости внешнего потока для расчета характеристик течения неустановившегося пограничного слоя на плоской пластине показана в [17]. [c.83]

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]

На рис, 1.2 линией 2 показано решение (1.84) кружками показаны результаты измерения профиля скорости турбулентного течения у плоской пластины. Видно, что решение (1.84) не согласуется с опытами в непосредственной близости стенки. Из опытов известно, что при приближении к стенке пульсационные составляющие величин стремятся к нулю это дает основание непосред-стенно у стенки течение полагать ламинарным. Поэтому для уменьшения расхождения с опытом непосредственно у стенки используем уравнение движения при ламинарном режиме течения, а именно [c.46]

Уравнения турбулентного пограничного слоя по виду совпадают с уравнениями ламинарного пограничного слоя. Если принять условие (fi + Цт) + т). то из системы (6.15). .. (6.17) для случая течения на плоской пластине dpldx = 0) с помощью преобразований, аналогичных преобразованиям в разд. 6.7 и 6.9, можно получить условие, подобия uIux = Tq — 7 )/(7 oi — T J. [c.163]

На величину критического числа Рейнольдса влияет также интенсивность турбулентности е внешнего потока, определяемая отношением среднего квадратичного значения пульсации скорости к средней скорости. Согласно имеющимся экспериментальным данным, при малых значениях е (е<0,1%) Ккр не зависит от интенсивности турбулентностп внешнего потока, и основной причиной возникновения перехода является потеря устойчивости. При 6 >0,1 % возрастание интенсивности турбулентностп внешнего потока приводит к значительному сокращению ламинарного участка течения (например, при е = 1 % протяженность ламинарного участка на плоской пластине почти в 4 раза меньше, чем при е = 0,1%). Еще более сложным образом на переход влияют масштаб турбулентности и шероховатость обтекаемой поверхности. [c.314]

Закон четвертой степени убывания добавочной вязкости при у О подтверждается известными опытными данными Дайслера и Хэнретти. Поскольку константы р и /и в формуле для полной вязкости получены для случая частного течения у плоской пластины, применение формул (1.86), (1.88), (1.90) для более общих случаев течений возможно при условии, если показана универсальность принятых констант. Были сопоставлены теоретические профили скорости с экспериментальными, полученными для течений со вдувом и отсосом на стенке, с продольным градиентом давления рассмотрены и сопоставлены с опытом расчеты других, более сложных течений. Удовлетворительное соответствие расчетных данных экспериментальным, полученное для различных течений, свидетельствует о достаточной универсальности принятых констант (1.90). Это дает основание использовать коэфкфициент полной вязкости для решения более общих задач турбулентного пограничного слоя. [c.48]

Вопросы, связанные с устойчивым пленочным кипением на внешних поверхностях различной геометрической формы при наличии естественной и вынужденной конвекции, обсуждались рядом исследователей [4—6]. В работах [7, 8] сообщалось о результатах дальнейшего исследования процесса развития парового пограничного слоя, образующегося при пленочном кипении жидкости на плоской пластине в большом объеме, в котором учитывалась возможность развития турбулентности в паровой пленке. В работах [9, 10] был рассмотрен процесс пленочного кипения на внешней поверхности нагрева в условиях вынужденной конвекции жидкости при наличии ламинарных пограничных слоев. В проведенных недавно работах [И, 12] исследовались течения криогенных жидкостей в вертикальных трубах при высоком паросодержании потоков. Об исследовании процесса пленочного кипения жидкости в горизонтальных трубах не сообщается. При изучении максимальных и минимальных тепловых потоков отмечалось, что такие условия могут существовать в нерасслоен-ном потоке [131, но ничего неизвестно о каких-либо экспериментальных данных или теоретическом рассмотрении, относяпцгхся к этой области. [c.280]

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]

Ещё более сложные и разнообразные процессы обнаруживаются при переходе от ламинарного течения к турбулентному в пограничных слоях вблизи твёрдых поверхностей. В простейшем случае пограничного слоя на плоской пластине его толщина 5 v.v/ o и локальное число Рейнольдса Re-buo/v растут с расстоянием. y вдоль потока. Линейный анализ устойчивости показывает, что достаточно слабые возмущения, распространяясь вдоль потока, должны неизбежно затухать. Поэтому, как и в случае течения Пуазёйля с докритич. неустойчивостью, на характер перехода влияет уровень возмущений в набегающем потоке, запускающих нелинейные механизмы, а в переходной области также наблюдаются турбулентные пятна, хотя и с несколько отличающимися параметрами. При заданий регулярных нач. двумерных возмущений (капр., с помощью вибрирующей ленты) с ростом Re (т. е. [c.179]

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]

При турбулентном пограничном слое на плоской пластине с боковым скольжением правые части первых двух уравнений (11.58) должны быть дополнены членами, учитываюш,ими кажущееся турбулентное трение (глава XIX). Поэтому теперь оба эти уравнения нельзя перевести одно в другое перестановкой и ж w. Это означает, что при турбулентном пограничном слое на скользящей плоской пластине линии тока внутри пограничного слоя не параллельны направлению внешнего течения, что подтверждается и экспериментом В работе [ ] установлено также, что толщина вытеснения турбулентного пограничного слоя на скользящей пластине нарастает в направлении течения несколько сильнее, чем на нескользящей пластине. Это обстоятельство также показываеет, что принцип автономности неприменим при турбулентном пограничном слое. [c.244]

Однако самым примечательным и неожиданным является следующее обстоятельство на продольно обтекаемой плоской пластине указанный эффект отсутствует. Измерения И. Кестина, П. Ф. Медера и Г. Э. Ванга показали, что в области ламинарного пограничного слоя на плоской пластине степень турбулентности не оказывает никакого влияния на местное число Нуссельта. К такому же выводу, пришли А. Эдвардс и Б. Н. ФарберР ]. Эти результаты дают основание предполагать, что турбулентность внепшего течения влияет на местную теплопередачу только при наличии градиента давления. [c.298]

Рис. 14.19. Уменьшение лобового сопротивления крылового профиля, достигаемое ламинаризацией пограничного слоя посредством отсасывания через большое число щелей. По В. Пфеннингеру [ ]. Мощность, затрачиваемая на отсасывание, включена в коэффициент сопротивления, а) Зависимость оптимального коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса Ре кривые (7), (2), (3) — без отсасывания - рривая (1) — плоская пластина, ламинарное течение кривая (2) — плоская пластина, переход ламинарной формы течения в турбулентную кривая (3) — плоская пластина, полностью турбулентное течение, б) Поляры сопротивления при двух различных числах Рейнольдса. Самые малые коэффициенты сопротивления имеют место в весьма широкой области коэффициентов подъем-

Рис. 14.19. Уменьшение <a href="/info/18721">лобового сопротивления</a> крылового профиля, достигаемое ламинаризацией <a href="/info/510">пограничного слоя</a> посредством отсасывания через большое число щелей. По В. Пфеннингеру [ ]. Мощность, затрачиваемая на отсасывание, включена в <a href="/info/5348">коэффициент сопротивления</a>, а) Зависимость оптимального <a href="/info/5348">коэффициента сопротивления</a> от <a href="/info/689">числа Рейнольдса</a> Ре кривые (7), (2), (3) — без отсасывания - рривая (1) — <a href="/info/204179">плоская пластина</a>, <a href="/info/639">ламинарное течение</a> кривая (2) — <a href="/info/204179">плоская пластина</a>, переход ламинарной формы течения в турбулентную кривая (3) — <a href="/info/204179">плоская пластина</a>, полностью <a href="/info/2643">турбулентное течение</a>, б) Поляры сопротивления при двух различных <a href="/info/689">числах Рейнольдса</a>. Самые малые <a href="/info/5348">коэффициенты сопротивления</a> имеют место в весьма широкой области коэффициентов подъем-

Решение вопроса о том, какая из обеих теорий правильна, могло быть достигнуто только путем эксперимента. Еще до возникновения теории устойчивости И. М. Бюргере [ ], Б. Г. Ван дер Хегге Цейнен и М. Ханзен произвели измерения ламинарного пограничного слоя и перехода ламинарной формы течения в турбулентную на плоской пластине. Для критического числа Рейнольдса получилось значение [c.439]

Рис. 16.17. Осциллограмма пульсации и скорости случайных ( естественных ) возмущений в ламинарном пограничном слое на плоской пластине, обтекаемой воздухом в продольном направлении. Получена при измерении перехода ламинарного течения в турбулентное. По Шубауэру и Скрэмстеду I ]. Расстояние точки замера от стенки равно 0,57 Л1Л1, скорость набегающего течения и до— 4 м/сек промежуток между каждыми двумя отметками времени, изображенными в виде точек, равен 1/30 сек.

Рис. 16.17. <a href="/info/238956">Осциллограмма</a> пульсации и скорости случайных ( естественных ) возмущений в <a href="/info/19795">ламинарном пограничном слое</a> на <a href="/info/204179">плоской пластине</a>, обтекаемой воздухом в продольном направлении. Получена при измерении <a href="/info/203223">перехода ламинарного течения</a> в турбулентное. По <a href="/info/375582">Шубауэру</a> и Скрэмстеду I ]. Расстояние точки замера от стенки равно 0,57 Л1Л1, скорость набегающего течения и до— 4 м/сек промежуток между каждыми двумя <a href="/info/346981">отметками времени</a>, изображенными в виде точек, равен 1/30 сек.

Рассмотрим турбулентное течение при Re>ReKp в цилиндрической прямой трубе за участком гидродинамической стабилизации, длина которого по данным различных исследователей составляет 25... 100 калибров. Турбулентный пограничный слой сом.кнут на оси и радиус трубы R можно рассматривать как толщину б турбулентного пограничного слоя на плоской пластине. Ось х направим по стенке в направлении течения, ось у — перпендикулярно к ней и по направлению к оси трубы. Введем обозначения г — текущий радиус, отсчитываемый от оси трубы w — осредненная во времени текущая скорость, неизменная вдоль оси трубы ср —среднерасходная скорость Umax — скорость на оси трубы. [c.145]

Как видим, значение критического числа Рейнольдса для пограничного слоя на плоской пластине и для трубы имеют один и тот же порядок. Разница заключается в том, что вдоль достаточно длинной пластины режим течения в пограничном слое изменяется. На малых расстояниях от передней кромки пластины толщина пограничного слоя мала (бСбкр) и в пограничном слое сохраняется устойчивое ламинарное течение с молекулярным механизмом переноса. При увеличении толщины ламинарного пограничного слоя до критической величины бкр при расстоянии лгкр устойчивость ламинарного течения в пограничном слое нарушается и появляется участок переходного течения, где хаотически во времени сменяются ламинарный и турбулентный режимы течения. За переходным уча- [c.275]

Стационарная теплопередача. Для анализа влияния параметров колеблющегося турбулизированного набегающего потока предварительно численно решается стационарная задача исследования течения и теплообмена в переходной области турбулентного пограничного слоя на плоской пластине. Для данного расчета характеристик динамического и теплового пограничных слоев в качестве базисных выбраны экспериментальные данные [15]. В этих экспериментальных исследованиях ламинарный режим течения с высокой интенсивностью турбулентности называется псевдолами-нарным (так же и в [23]), чтобы подчеркнуть его качественное отличие от течений с малыми интенсивностями турбулентности. [c.86]

Характер движения жидкости в по-грарсичном слое около плоской пластины представлен на рис. 1.16. Распределение скорости по сечению пограничного слоя зависит от того, будет ли он ламинарным или турбулентным. Вследствие поперечного пере мешивания частиц распределение скорости при турбулентном течении более равномерное, чем при ламинарном. За - [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...