Турбулентное распределение скоростей

На поверхности трубы, через которую течет жидкость, образуется динамический пограничный слой, который может иметь ламинарный или турбулентный характер. На рис. 7.1 показана картина формирования турбулентного пограничного слоя. На некотором расстоянии от входа пограничные слои смыкаются и после этого в поперечном сечении устанавливается стабильное распределение скоростей, которое при ламинарном потоке имеет параболический характер, а при турбулентном распределение скоростей зависит от величины критерия Re и характеризуется разными зависимостями в турбулентном ядре и ламинарном подслое. [c.334]

Принимая х = 0,4 и определяя постоянную интегрирования, как указано в 10-2 для гидравлически гладкой поверхности, путем смыкания турбулентного распределения скорости с ламинарным распределением в непосредственной близости от стенки, где ламинарное и турбулентное касательные напряжения по своей величине одного порядка, получаем [c.349]

Остановимся немного на вопросе определения постоянной интегрирования в уравнении (19.27). Как уже было сказано выше, это определение следует выполнить путем смыкания турбулентного распределения скоростей с ламинарным распределением в непосредственной близости от стенки, там, где ламинарное и турбулентное касательные напряжения по своей величине одного порядка. Определим постоянную интегрирования С из условия, что скорость равна и = О на некотором весьма малом расстоянии у о от стенки тогда мы будем иметь [c.532]

Хорошо известно, что турбулентные течения ньютоновских жидкостей представляют наиболее трудный для анализа тип течений. Так как полное описание распределения скоростей в турбулентном течении не только невозможно получить, но и трудно было бы практически использовать, турбулентные течения, вообще говоря, описываются в терминах средних значений как скорости, так и давления [c.261]

Рис. 1.32. Распределение скоростей в канале при турбулентном течении [174]

Особый интерес представляет распределение скоростей по средней вертикальной плоскости аппарата при боковом вводе потока без последующего выравнивания его с помощью каких-либо распределительных устройств (рис. 6.9). В одном случае поток отводился в направлении, противоположном вводу (рис. 6.9, а), а в другом — по направлению ввода потока в аппарат (рис. 6.9, б). В обоих случаях поток после входа в аппарат отклоняется к стенке, противоположной входу, и узкой струей с большими скоростями (ш/йУь- 8) направляется вверх. Струя постепенно размывается за счет турбулентного перемешивания, так что сечение ее увеличивается, а максимальные скорости уменьшаются. [c.148]

Использование более сложных моделей при теоретическом анализе газожидкостных течений требует привлечения информации о распределении скорости течения фаз по сечению канала. Такие модели еще соответствуют квазиодномерному описанию течения, так как допускают различие локальных скоростей только в основном направлении движения. Любое движение поперек канала либо не принимается во внимание, либо учитывается путем введения дополнительных параметров. Например, турбулентное перемешивание фаз учитывается путем введения коэффициента турбу- [c.185]

Отметим здесь некоторые обш,ие свойства распределения скоростей вокруг обтекаемого тела. Как внутри турбулентного следа, так к вне его, скорость (речь идет везде о скорости и) падает с увеличением расстояния от тела. При этом, одиако, продольная скорость Ux падает вне следа значительно быстрее (как I/л ), чем внутри следа. Поэтому вдали от тела можно считать, что продольная скорость Ux имеется только внутри следа, а вне его Ux — 0. Можно сказать, что Ux спадает от некоторого максимального значения на оси следа до нуля на его границе. Что же касается поперечных скоростей Uy, Uz, то на границе следа они того же порядка величины, что и внутри него, а при удалении от следа (при неизменном расстоянии от тела) они быстро падают. [c.218]

Эта формула определяет (при ограниченных у) распределение скоростей п турбулентном потоке, текущем вдоль твердой стенки. Такое распределение называют логарифмическим профилем скоростей ). [c.246]

В обратном же предельном случае сильной шероховатости (d Уо) снова можно установить некоторые общие соотношения. Говорить о вязком подслое в этом случае, очевидно, нельзя. Вокруг выступов шероховатости будет происходить турбулентное движение, характеризующееся величинами р, а, d вязкость V, как обычно, не должна входить явно. Скорость этого движения— порядка величины о —единственной имеющейся в нашем распоряжении величины с размерностью скорости. Таким образом, мы видим, что в потоке, текущем вдоль шероховатой поверхности, скорость делается малой ( у ) на расстояниях у d вместо у уь, как это было при течении вдоль гладкой поверхности. Отсюда ясно, что распределение скоростей будет определяться формулой, получающейся из (42,7) заменой v/v на d, [c.249]

Применим теперь полученные результаты к турбулентному течению жидкости по трубе. Вблизи стенок трубы (на расстояниях, малых по сравнению с ее радиусом а) ее поверхность можно приближенно рассматривать как плоскую и распределение скоростей должно описываться формулой (42,7) или (42,8). Однако ввиду медленного изменения функции In у можно с логарифмической точностью применить формулу (42,7) и к средней скорости и течения жидкости в трубе, написав в этой формуле вместо у радиус а трубы [c.249]

Тот факт, что мы получили для плоско-параллельного турбулентного потока логарифмический закон распределения скоростей формально во всем пространстве, связан с тем, что рас- [c.251]

При увеличении скорости течения жидкости в трубе возникают завихрения, которые нарушают ламинарное течение жидкости. Подкрашенная струя разрывается, и краска перемешивается в трубе (рис. 333, б). Такое течение называется турбулентным. При турбулентном течении падение давления в трубе резко возрастает — оно оказывается пропорциональным уже не скорости течения (закон Пуазейля), а квадрату скорости. Изменяется и распределение скоростей по сечению трубы. Скорости гораздо быстрее растут у края трубы и мало изменяются в средней части. Градиент скорости у стенок трубы оказывается очень большим. [c.553]

Формально такое явление наблюдается при рассмотрении турбулентного течения. Однако существенное отличие состоит в том, что пульсационная составляющая распределения скорости определяется периодической структурой поверхности раздела волновой пленки жидкости, определяемой из решения уравнения Навье-Стокса, а следовательно, не носит характер случайной величины, как это имеет место при турбулентном течении. Такой характер распределения скорости, представленный формулой (1.3.12), вносит существенные коррективы в природу уравнения конвективной диффузии для волновой пленки. На самом деле, если два первых члена уравнения (1.3.8) по форме напоминают уравнение переноса вещества в гладкой жидкой пленке (при а => 0), то его третий член ответствен за волновую природу массообмена. Этот член но форме напоминает добавку к потоку вещества, обусловленную турбулентным переносом. Но как и для случая распределения скорости (1.3.12), эта добавка носит периодический, а не случайный как это имеет место при турбулентном потоке вещества. [c.22]

Турбулентный режим. Как отмечалось ранее, течение волновой пленки жидкости и массообмен в ней имеет ряд характеристик, свойственных турбулентному режиму. Это, в первую очередь, наличие пульсационной составляющей в распределении скорости и турбулентного потока вещества в суммарном переносе субстанции. При турбулентном режиме подобные составляющие, в отличие от рассмотренных ранее при волновом течении, имеют случайный характер. Корреляция случайных величин (будь то скорости или концентрации) остается неизвестной, поэтому приходится пользоваться теми или иными моделями, отличающимися между собой как точность [c.26]

Величина к, согласно результатам измерений, является универсальной постоянной турбулентного течения и равна 0,4. Вторая постоянная i зависит от свойств обтекаемой поверхности. Универсальный закон распределения скоростей (115), выведенный для течения вдоль плоской стенки, оказывается справедливым и при течении жидкости в круглой трубе. На рис. 6.16 проведено сравнение результатов расчета по формуле ( 115) при [c.321]

Следует отметить, что универсальный закон распределения скорости выведен в предположении, что в основной части турбулентного пограничного слоя коэффициент молекулярной вязкости мал по сравнению с турбулентным коэффициентом вязкости. Такое допущение оправдано лишь при очень больших числах Рейнольдса, поэтому универсальный закон распределения скорости следует рассматривать как асимптотический закон для очень больших чисел Рейнольдса. Опыты, проведенные при [c.321]

На поверхности тангенциального разрыва в связи с ее неустойчивостью возникают вихри, беспорядочно движущиеся вдоль и поперек потока вследствие этого между соседними струями происходит обмен конечными массами (молями) вещества, т. е. поперечный перенос количества движения, тепла и примесей. В результате на границе двух струй формируется область конечной толщины с непрерывным распределением скорости, температуры и концентрации примеси эта область называется струйным турбулентным пограничным слоем. При очень малых значениях числа Рейнольдса струйный пограничный слой может быть ламинарным, но на этом сравнительно редком случае течения мы не останавливаемся. [c.361]

Рис. Х.6. Распределение скоростей при турбулентном движении жидкости в трубе

С достаточной точностью можно считать, что если тепловое воздействие на поток в трубе начинается там, где турбулентное распределение скоростей уже стабилизировалось, то для среднего по длине I коэффициента теплоотдачи стабилизация наступает при Ijdf bQ. Если отношение длины охлаждающего (нагревающего) [c.124]

Расчет распределения скоростей в пленке показал (рис. 12.11,а), что с уменьшением расхода жидкости наполнение эпюры скорости при больших значениях Re, n увеличивается при малых Re .n с уменьшением расхода жидкости наполнение уменьшается. Отсюда можно заключить, что полнота профиля скорости определяется структурой волн на поверхности, а также связанной с ней интенсивностью генерируемой турбулентности. Распределение скоростей в пленке для исследованных диапазонов Квпп= =50- -600 и Rex,n=(I,5 10)-10 соответствует переходным режимам. Связь между безразмерными параметрами пленки б+пл=вплг /(г2Кепл) и Re .n, однозначно определяюш,и-ми профиль скорости в пленке, позволяет получить [c.339]

Из логарифмических формул (28) и (29), приведенных в 5 для турбулентного распределения скоростей, можно вывести теоретические формулы для сопротивления пластинок, пригодные для очень большого диапазона чисел Рейнольдса . При больших числах Рейнольдса полученные формулы хорошо согласуются с результатами опытов Кемпфа . Однако эти формулы неудобны для вычислений, поэтому Шлихтинг предложил вместо них интерполяционную формулу, достаточно хорошо передающую найденные зависимости. Формула Шлихтинга имеет вид [c.265]

Немецкий ученый Прандтль создал полуэлширическую теорию турбулентности, в основу которой положена условная схема разделения потока жидкости в трубе на турбулентное ядро в центре и тонкий ламинарный слой по периметру у стенки трубы с выступами шероховатости Д (рис. 1.30). Полученное по этой полуэмпирической теории турбулентности распределение скоростей выражается зависимостью [c.40]

Из уравнений (10-12) и (10-13) получается уравнение (10-9), интегрирование которого дает уравнение (10-10). На рис. 10-2 закон (10-10) показан графически. Расчет выполнен по. методу Ван-Дриста [Л. 94]. По этому методу при х = 0,4 постоянная интегрирования С в уравнении (10-10) равна 5,2. Однако по данным других исследователей [Л. 55, 117, 130, 165, 183, 195, 219, 233] при том же значении я постоянная С в случае обтекания несжимаемой жидкостью гладкой стенки составляет 5,5. Она определяется путем смыкания турбулентного распределения скорости с ламинарным распределением в переходной [c.325]

Трубы аэродинамические 256 Турбулентное течение 24, 49 Турб/лентность, перзмгжающееся возникновение — 45 Турбулентное распределение скоростей в трубе 56 [c.283]

Постоянная интегрирования С должна быть определена из,условия на стенке. Это даст возможность сомкнуть турбулентное распределение скоростей с ламинарным распределением в ламинарном подслое. Однако, даже не производя такого определения, мы можем получить из соотношения (19.27) закон, аналогичный закону (19.21). Хотя вследствие предположения, что т = onst, формулу (19.27) можно применять только на близких расстояниях от стенки, попробуем все же применить ее и на больших расстояниях, вплоть до середины канала у — h. Тогда, учтя, что и = при у h, мы получим [c.531]

Результаты измерений свидетельствуют о том, что чем больше неравномерность поля скоростей на входе в диффузор, тем более вытянутыми получаются профили скорости на начальном участке. Вместе с тем (см. рис. 1.14) в последующих сечениях диффузора увеличение неравномерности скоростей на входе (увеличение относительной длины проставки) ускоряет выравнивание поперечного распределения скоростей по длине диффузора профили скорости при х > 4 и /у = 20 и соответственно х > 8 и 0 = 1 более пологие (да сшах меньше), чем при = 0. Более ускоренное выравнивание потока объясняется, как и выше, интенсификацией турбулентного перемешивания при наличии проставки перед диффузором. [c.26]

В диффузорах с углом расширения > 40° поток не может следовать даже по одной из сторон и отрывается одновременно по всему периметру сечения, образуя струйное течение. Отрыв становится более устойчивым, а профиль скорости более постоянным, чем при меньших углах расширения. Опыты показывают (см. рис. 1.21, б), что при углах расширения 1 > 24° отрыв потока начинается у входного сечения диффузора, даже при больших числах Не, когда отрыв турбулентный. Интересно отметить, что неравномерность распределения скоростей, а также отрыв потока в плоском диффузоре наблюдаются не только в плоскости ])асширения, но и в перпендикулярной к ней плоскости, = г /Ь (рис. 1.25). Под плоским диффузором подразумевается диффузор, который расширяется только в одной плоскости. [c.31]

На рис. 1.32 для сравнения приведены профили скорости для всех трех случаев. Следует отметить, что влияние расширения и сужения труб на распределение скоростей принципиальвю одинаковое для турбулентного и ламинарного течений. [c.38]

Данные, приведенные на фиг. 4.28, служат иллюстрацией того, что распределение плотности и скорости дискретной фазы зависит от отношения заряда к массе частиц и коэффициента диффузии частиц. Если построить зависимость параметров, характеризующих распределения скорости и плотности [в соответствии с формулами (4.86) и (4.87)] от турбулентного числа электровязкости Еу, величины (Нро — Мрш)/иро и т будут стремиться к единице, т. е. пределу, отвечающему вязкому движению частиц дискретной фазы (разд. 5.5). Профиль плотности, однако, в очень сильной степени зависит от Еу. При больших значениях Еу невозможно поддержать стационарное течение взвеси, поскольку [c.195]

Для случая распределения частиц по размерам Синклер [7081 ввел эмпирическую зависимость для предельной скорости выпадения осадка. Невит и др. [571] изучали осаждение при турбулентном режиме течения по горизонтальным трубам. Они производили измерения в процессе осаждения крупных твердых частиц (крупнозернистый песок, гравий и оргстекло) и тонких порошков (песок и циркон), взвешенных в воде. Прокачка осуществлялась шли-керным насосом с герл1етичным уплотнением по дюймовым трубам. Среднюю скорость воды измеряли при помощи добавки соли, а распределение скоростей — с помощью трубки Пито твердые частицы отбирали с помощью делителя потока, состоящего из кромки ножа и заслонки. Было установлено, что осаждению твердых частиц препятствуют следующие процессы [c.391]

Здесь II в других случаях ниже имеются в виду экспериментальные дашгые о распределении скоростей в иоиеречном сечении турбулентной струи, обработанные с помощью расчетов по полуэмпирическим теориям турбулент-мости (см. примечание на с. 214). [c.211]

Предполагается, что струя жидкости со среднерасходовой скоростью и начальной температурой 7(, и заданным при л = 0 распределением скорости по сечению круглого отверстия радиусом / (, вытекает в пространство, заполненное насыщенным паром той же жидкости с температурой насыщения (7 ) радиальная составляющая градиента температуры много больше осевой. При не слишком низких давлениях процесс конденсации определяется в основном процессами переноса тепла в струе. Это позволяет описать данный процесс уравнениями количества движения в постановке Прандтля и энергии при турбулентном истечении струи [c.70]

Система уравнений (2.4.6)-(2.4.8) интегрировалась численно методом Рунгс-Кутта для различных законов распределения скоростей в начальном сечении (2.4.3) и различных выражений для коэффициентов турбулентной вязкости, представленных соответственно уравнениями (2.4.10) и (2.4.11). В результате численного решения этой системы найдено распределение скоростей и температуры в сечении струи и по ее длине, а на основании последних зависимостей найдено выражение для локального коэффициента теплоотдачи. [c.72]

Поэтому при расчете турбулентного пограничного слоя обычно иоиользуют приближенный метод, оспованный на решепип интегрального уравнения количества движения (59). При этом необходимо задавать распределение скоростей и температур в пограничном слое. [c.322]

Результаты экспериментального исследования профиля скорости в o HOBHoii части турбулентного пограничного слоя сжимаемого газа па пластине представлены на рис. 6.17. Оказывается, что число Маха Мо и температурный фактор Гц, = мало влияют на форму распределения скоростей. Поэтому степенной закон (116) будем считать справедливым и для сжимаемого газа. [c.324]

В отличие от ламинарного потока, харак-теризуюнгегося (см. рис. 8-1) отношением < / .гл1 с = 0,5, в турбулентном иотокб, кэк показывают измерения распределения скоростей в трубах, это отношение изменяется и составляет, например о/н5,акг = 0,75 при Ке = 2 700 [c.83]

Более равномерное распределение скоростей по сечению при турбулентном движении объя няется наличием турбулентного перемешивания, осуш ествляевгого поперечными составляю-ш имн скоростей. Благодаря этому перемешиванию частицы с большими скоростями в центре ногока и с меньшими скоростями на его периферии, непрерывно сталкиваясь, выравнивают свои скорости. У самой стенки тур эулентное перемешивание парализуется наличием твердых границ, и поэтому там наблюдается значительно более быстрое падение скорости. [c.151]

Два основных вопроса, которые интересуют инженера при рассмотрении турбулентного движения жидкости в трубах, — это определение потерь напора и распределения скоростей по поперечному сечению трубы. Опыты показывают, что как распределение скоростей, так и потери напора могут сильно меняться в зависимости от диаметра трубы, скорости движения, вязкости жидкости и шероховатисти стенок труб. При этом шероховатость стенок в свою очередь определяется рядом факторов материалом стенок характером механической обработки [c.172]

Исходя из уравнения (ХИЛ4) Прандтль нашел закон распределения скоростей по живому течению трубы. Из опытов известно, что при турбулентном дв1жении основной перепад скорости происходит в узкой области, расположенной у самой стенки. Для этой области Прандтль принимает два допущения [c.182]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...