Перенос количества движения в пограничном слое

Перенос количества движения в пограничном слое [c.168]

ПЕРЕНОС КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ 169 Выпишем уравнения переноса [c.169]

I 4.6] ПЕРЕНОС КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ в ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ 1 тогда [c.171]

Из всего сказанного следует, что исследование теплоотдачи в жидких металлах имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение. С точки зрения теории жидкие металлы интересны как жидкости с очень малым числом Прандтля Рг< 1. В таких жидкостях молекулярный перенос теплоты происходит значительно интенсивнее, чем молекулярный перенос количества движения тепловой пограничный слой толще динамического. [c.197]

Во многих случаях в пограничном слое вязкой среды у стенки можно предполагать плоскопараллельное течение, в котором скорость зависит лишь от двух направлений х ж у. Применительно к этому условию при стационарном режиме обтекания тела уравнения, описывающие перенос энергии, массы и количества движения в пограничном слое несжимаемой вязкой среды, с неизменными физическими параметрами, без источников тепловыделения, но с учетом тепла трения, запишутся в следующем виде [c.278]

Более высокие значения Re,,, в указанных пределах отвечают меньшей возмуш,енности натекающего потока. Если скорость вне пограничного слоя увеличивается вниз по течению (давление падает, конфузор), то область ламинарного течения удлиняется. В противоположном направлении действует замедление (давление растет, диффузор), при котором область ламинарного течения укорачивается. Как бы то ни было, при турбулизации слоя изменяется природа сил, тормозящих течение вблизи стенки. В ламинарном слое развивается обычное вязкое трение, имеющее в своей основе чисто молекулярный процесс переноса количества движения, в турбулентном же слое торможение вызывается турбулентным переносом количества движения, который проявляется в действии соответствующих сил турбулентного трения. Однако и при турбулентном пограничном слое в классической теории принимается, что торможение в предельной близости к стенке происходит только за счет вязкого трения, поскольку пульсации скоростей там затухают и к самой стенке прилегает тонкий ламинарный подслой (фильм). [c.106]

Неожиданное подобие результатов, связанных с замыканием двух совершенно различных каверн, можно объяснить (с некоторыми оговорками) следующим образом. Рассмотрим свободный след непосредственно перед критической точкой. Если отношения в свободной или ограниченной областях отрывного течения сжатия одинаковы, то одинаковы и отклонения линий тока внешнего течения, внешнее давление, а также среднее давление отрыва Рр. Если уравнение (14) выражает фундаментальные характеристики течения в области отрыва, то давления в начале области сжатия р также одинаковы в обоих случаях. Перед уступом, обращенным навстречу потоку, значение р определяется механизмом свободного взаимодействия , т. е. приращением давления, которое пограничный слой в состоянии поддерживать перед отрывом. Теперь рассмотрим свободный след. Скорость на центральной линии в области свободного смешения не равна нулю. Течение в состоянии поддерживать возрастание давления в направлении движения до точки торможения (предполагается, что возрастание давления в направлении движения преобладает над возрастанием давления, обусловленным переносом количества движения в поперечном направлении в самом деле, ноток должен остановиться, перед тем как изменить движение на обратное [c.37]

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]

Механизм переноса количества движения и теплоты в пограничном слое (окрестность критической точки) на пластине при натекании на нее турбулентной плоской (осесимметричной) струи пока изучен не полностью. [c.170]

Ранее были рассмотрены динамический (см. 24.1) и тепловой (см. 24.4) пограничные слои, в которых происходят процессы переноса количества движения и теплоты. Процесс переноса массы (26.3), например пара от пластины, постоянно смоченной водой, в поток воздуха над ее поверхностью также происходит в тонком слое, толщина которого определяется из условия изменения концентрации водяного пара от максимального у поверхности пластины до минимального и постоянного в потоке воздуха. [c.303]

Решение сформулированной таким образом задачи не является простым, поскольку нелинейные члены в левой части уравнений энергии и движения сохранились. Кроме того, использовавшееся выше понятие толщины пограничного слоя математически некорректно в действительности скорость Шх и температура асимптотически приближаются к значениям Wo и при у- оо. Непосредственное интегрирование дифференциальных уравнений пограничного слоя для области с бесконечно удаленной границей (у- со) связано со сложными математическими операциями и здесь рассматриваться не будет воспользуемся для этого приближенным методом, основанным на использовании интегральных соотношений для переноса количества движения (импульса) и теплоты в пограничном слое. [c.347]

В теории теплообмена пограничным слоем называют область течения вязкой теплопроводной жидкости, характеризуемой малой толщиной и большим поперечным градиентом скорости или температуры, изменением которых обусловлен процесс переноса количества движения.или теплоты. [c.306]

Жидкости, у которых 1 (все неметаллические капельные жидкости). У этого класса жидкостей молекулярный перенос количества движения интенсивней молекулярного переноса тепла. Толщина теплового пограничного слоя меньше толщины динамического слоя, и турбулентный перенос тепла становится заметным как в непосредственной близости к вязкому подслою, так и в вязком подслое. Последнее отчетливо проявляется в средах с числом Рг> 00. [c.65]

Рг<1 (расплавленные металлы). У жидкостей этого класса молекулярный перенос тепла значительно интенсивнее, чем молекулярный перенос количества движения. Толщина теплового пограничного слоя больше толщины динамического слоя, в связи с чем влияние молекулярной теплопроводности существенно проявляется и в турбулентном ядре потока. [c.88]

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]

Задача о ламинарной пленочной конденсации быстродвижущегося пара как задача теории пограничного слоя с сильным разрывом достаточно сложна. Это обстоятельство обусловило появление приближенного подхода к постановке задачи. Закон трения на межфазной границе задается согласно уравнению (4-1-12), полученному для случая сильного отсоса. Напряжение трения в этом случае считается обусловленным только переносом количества движения пара при его конденсации. [c.97]

Уравнение коэффициента трения удобно представить на основе гидродинамической теории теплообмена. Основным в этой теории является допущение о тождественности механизмов переноса количества движения и тепла, при этом предполагается, что оба явления осуществляются одними и теми же элементарными объемами жидкости или газа. Для турбулентного пограничного слоя (с учетом Рг 1) имеем [114] [c.118]

Аналогично выражается дополнительный перенос количества движения под влиянием пульсаций скорости. Для пограничного слоя в плоскопараллельном потоке рассмотрим перенос количества движения и тепла по нормали к стенке. [c.198]

Решение задачи о переносе массы, количества движения и энергии в пограничных слоях на телах, обтекаемых газами с большими скоростями, а также при больших температурных напорах на поверхностях тел требует учета изменения физических свойств газовой смеси с температурой и составом. Это затрудняет точный расчет таких пограничных слоев приближенный расчет требует большой вычислительной работы. В ряде работ показано, что можно рассчитать пограничные слои сжимаемой жидкости без массообмена с хорошим приближением, если в уравнениях для несжимаемого пограничного слоя значения физических параметров жидкости брать при определяющей температуре. Наиболее распространенные выражения определяющей температуры приведены в табл. 11-2. [c.337]

Рейнольдсов поток является фиктивным. Методами гидродинамики в реальном пограничном слое нельзя обнаружить ни одного из потоков, упомянутых в формулировке гипотезы Рейнольдса. Тем не менее возможно и желательно установить величины g, влияющие на потоки через S-поверхность в одинаковых условиях точно так же, как реальные процессы. В данном параграфе мы попытаемся сделать это на -основе рассмотрения а) теплообмена при отсутствии химической реакции, б) переноса количества движения (поверхностное трение). [c.48]

Интегрирование уравнения (55.10) основывается на гипотезе Рейнольдса о физической однозначности процессов переноса количества движения и тепловой энергии в турбулентном потоке и, соответственно, об эквивалентности теплового и динамического пограничных слоев. Если, как это обычно делается, принять для газа Р=1, то из этой гипотезы вытекает, что [c.408]

Здесь коэффициент теплоотдачи а, характеризующий передачу тепла через поверхность, естественно, отличен от коэффи-ци счгга теплоотдачи аь И сели осредненный коэффициент в выражении (7.33) не поддавался расчету, а мог рассматриваться только как установленный из эксперимента параметр, то теперь представляется возможным подойти к определению а на основе аналогии, связанной с общностью дифференциальных уравнений, описывающих процесс переноса тепла и количества движения в пограничном слое. [c.341]

Характеристиками переноса количества движения и теплоты являются кинематическая вязкость v и температуропроводность а. Поэтому соотнощение толщин гидродинамического пограничного слоя и теплового пограничного слоя зависит только от значения числа Прандтля Рг = v/a. Очевидно, что чем больше число Рг, тем интенсивнее происходит перенос импульса движения в динамическом слое, тем больше поперечный градиент продольной составляющей скорости по сравнению с поперечным переносом теплоты. В этом случае толщина динамического слоя больше толщины теплового пограничного слоя. При малых значениях Рг тепловой слой может иметь толщину больщую, чем динамический пограничный слой. При значении Рг = 1 толщина слоев одинакова. Практически толщины слоев одинаковы лишь для газов, у которых Рг близок к единице. Значения Рг для некоторых рабочих тел [c.121]

Теплоотдача при турбулентном пограничном слое. Аналитический расчет теплоотдачи в турбулентном слое представляет большие трудности вследствие сложности самого двихсения и сложности механизма переноса количества движения и теплоты. Особенностью турбулентного течения является пульсационный характер движения. На рис. 2.34 показана осциллограмма колебаний скорости в фиксированной точке турбулентного потока. Отклонеггие мгновенной скорости w от средней w называется пульсацией. Наличие пульсаций как бы увеличивает вязкость, и тогда полная вязкость турбулентного потока будет суммой двух величин — молекулярной вязкости и дополнительной турбулентной. Турбулентная вязкость ji,p не является физическим параметром теплоносителя, как коэффициент динамической вязкости, и характеризует интенсивность переноса количества движения в турбу-лентно.м потоке. Аналогично вязкости в уравнении движения, в дифференциальном уравнении энергии дополнительно к молекулярной теплопроводности появляется турбулентная теплопроводность характеризующая турбулентный перенос теплоты и также не являющаяся физическим параметром теплоносителя. [c.129]

Более высокие значения Re , в указанных пределах отвечают меньшей возмущенности натекающего потока. Если скорость вне пограничного слоя увеличивается вниз по течению (давление падает, конфузор), то область ламинарного течения удлиняется. В противоположном направлении действует замедление (давление растет, диффузор), при котором область ламинарного течения укорачивается. Как бы то ни было,при турбулизации слоя из.меняется природа сил, тормозящих течение вблизи стенки. В ламинарном слое развивается обычное вязкое трение, имеющее в своей основе чисто молекулярный процесс переноса количества движения, в турбулентном же слое тop южeннe вызывается турбулентным пере юсом количества движения, который проявляется в действии соответствующих сил, называемых силами турбулентного трения. [c.102]

Турбулентная передача тепла и массы поперек пограничного слоя происходит более интенсивно, чем перенос количества движения. В соответствия с этим наблкдается более интенсивное уиеныпенив концентрации и температуры вдоль оси струи по сравнению с уменьшением скорости.(См.пунктир на рис.3.19). На основании гипотезы Прандтля,что утолщение струи обусловливается поперечной пульсационной скоростью [c.82]

Аналогия Рейнольдса. Ранее в 7.6 обсуждалась гипотеза О, Рейнольдса об аналогии между процессами переноса количества движения и теплоты в потоке несжимаемой жидкости (p= onst), на основании которой выведены формулы для определения коэффициента теплоотдачи. Выясним, сохраняется ли аналогия Рейнольдса в высокоскоростном пограничном слое сжимаемого газа (при переменной плотности р). [c.207]

Переходя к изучению турбулентного пограничного слоя в сжимаемой жидкости, отметим следующее современные знания о механизме турбулентного переноса количества движения и теплоты недостаточны для того, чтобы аналитически определить трение (т. е. коэффициент трения j) и теплообмен (т. е. коэфф1щиент теплоотдачи ос). Поэтому во всех созданных методиках расчета в той или иной форме используются экспериментальные данные. Ранее, в гл. 7, уже отмечалось, что для математичес у0Г0 исследования турбулентного движения целесообразно разложить его на осредненное и пульсационное движения. В турбулентном течении сжимаемой жидкости происходят пульсации скорости, давления, плотности и температуры. [c.217]

Рассмотрим систему уравнений двухмерного турбулентного пограничного слоя сжимаемой жидкости на продольно-обтекаемой пластине с нулевым градиентом давления, полученную Ван-Дрий-стом [103]. Если турбулентное движение разложить на осредненное и на пульсационное движения н пренебречь молекулярным переносом количества движения и теплоты, то уравнение движения и энергии можно представить в следующей форме [c.217]

Итак, на данном уровне знаний о механизме переноса количества движения и теплоты в турбулентном пограничном слое рассмотренную методику Ван-Дрийста следует признать удовлетворительной. [c.223]

Изменение условий на твердой поверхности суи1ественно сказывается на вязкой части течения, где преобладает влияние молекулярного переноса количества движения. Изменение условий течения в невозмущенном потоке проявляется прежде всего во внешней области турбулентного пограничного слоя. [c.78]

Для воды в нормальных условиях значение критерия Прандтля близко к единице, а для неводяных теплоносителей величина Рг имеет различный порядок для жидких металлов Рг 1 примерно на два порядка для ионных и органических веществ Рг J>1. В связи с этим не представляется возможным использовать в чистом виде для указанных жидкостей гипотезу Рейнольдса об аналогии турбулентного переноса тепла и количества движения. У жидких металлов преобладает молекулярный перенос тепла в пограничном слое и в ядре потока. У органических и ионных веществ доминирует перенос тепла за счет турбулентности самого потока. [c.182]

Для потока с малой скоростью уравнение количества движения (3-1-И) при постоянном давлении др дх = 0 и уравнение переноса теплоты (3-1-48) без чисто диссипативной функции аналогичны. Если коэффициент кинематической вязкости равен коэффициенту температуроцроводпости (a = v, Рг=1), то решения уравнений будут одинаковыми (профили поля скорости и поля температур в пограничном слое совпадают), а толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев будут равными (6 = 6 ). [c.188]

Теплообмен при больших скоростях движения газа характеризуется рядом особенностей по сравнению с теплоотдачей, протекающей в условиях умеренных скоростей. Как известно, вследствие проявления вязкости жидкости в пограничном слое газ затормаживается у поверхности твердого тела. В результате этого торможения, а также передачи количества движения, обусловленного значительными градиентами скорости у стенки, температура жидкости у повер.хности этой стенки существенно повышается, что при умеренных скоростях не имело места. В адиабатических условиях теплоотвод через стенку отсутствует. Но повышение температуры raia у стенки обусловливает появление переноса тепла за счет теплопроводности из пограничного слоя газа в ядро потока. Таким образом, при движении газа с большой скоростью происходит одновременно два процесса, имеющих разное направление. С одной стороны, в пограничном слое выделяется некоторое количество тепла за счет, диссипации энергий. С другой стороны, некоторое количество тепла путем теплопроводности из пограничного слоя переходит в основной поток. Молекулярный перенос количества движения, согласно закону Ньютона, пропорционален коэффициенту кинематической вязкости молекулярный перенос тепла, в соответствии [c.176]

Таким образом, рассмотрение охлаждения массообменом заключается в изучении многокомпонентного (в частном случае — двух-ком понентного) потока в пограничном слое и исследовании переноса количества движения, энергии и массы в пределах этого слоя. Подобные анализы проводились ранее при допущении, что в пределах пограничного слоя свойства среды можно рассматривать как постоянные [Л. 1 и 2]. Результаты анализов указывают на то, что теплообмен потока со стенкой может быть значительно уменьшен путем блокирующего эффекта , который вызывает газ-охладитель при движении от поверхности стенки. Последующие расчеты с учетом изменения физических свойств по составу и температуре показали, что газы с малым молекулярным весом особенно эффективны в качестве охладителей и существенно уменьшают тепловой поток в стенку -при заданном подводе охлаждающей массы [Л. 3, 4, 5 и 7]. Особенно пригодным для этой цели можно считать водород, поскольку он является газом с наименьшим молекулярным весом. [c.65]

Интенсивность переноса тепла молекулярной теплопроводностью характеризуется величиной а= —, а интенсивность переноса количества движения — величиной V. Следовательно, у жидкометаллических теплоносителей неравенство сг > v означает, что молекулярный перенос тепла более интенсивен, чем молекулярный перенос количества движения. Здесь бт>бг и поэтому влияние молекулярной теплопроводности значительно и в турбулентном ядре потока. Таким образом, у жидкометаллических теплоносителей не только в вязком и промежуточных пограничных слоях, но даже на aiieui-ней границе последнего интенсивность турбулентного переноса тепла меньше. молекулярной теплопроводности. [c.210]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...