Распределение скоростей в поперечном сечении турбулентного потока

Распределение скоростей в поперечном сечении турбулентного потока [c.310]

Таким образом, приходим к следующей формуле распределения скоростей в поперечном сечении турбулентного потока в трубах [c.311]

Пользуясь этим соотношением, формулу распределения скоростей в поперечном сечении турбулентного потока представим в виде [c.311]

Обычно коэффициент Кориолиса определяется опытным путем. Он зависит от степени неравномерности распределения скоростей в поперечном сечении потока и всегда больше единицы для так называемого ламинарного режима (см. стр. 115) в цилиндрической трубе а = 2, а для так называемого турбулентного режима а = = 1,0454-1,10. [c.78]

Современные теории турбулентного режима исходят из изложенной в предыдущем параграфе схемы движения турбулентного потока. На основании указанной схемы Л. Прандтлем был установлен теоретический закон распределения скоростей в поперечном сечении потока. По этому закону скорость в какой-нибудь точке сечения, например цилиндрической трубы, на расстоянии у от ее оси определяется формулой [c.134]

Влияние на характеристики свободной турбулентной струи числа Маха потока в выходном сечении сопла. Характеристики струй, перегороженных стенками. Согласно теории турбулентных струй [3] распределение скоростей в поперечных сечениях пограничного слоя начального и основного участков свободной турбулентной струи следует приводившемуся уже ранее уравнению (7,4) в области дозвуковых и при сверхзвуковых скоростях течения в струе. На рис, 22,1, а показано распределение скоростей течения в сечениях пограничного слоя начального участка струи при числах Маха Mq для выходного сечения сопла, равных 1,5 и 3. Точки на графике соответствуют опытным данным точки 1 и 2 получены при Mq = 1,5, соответственно для h/do, равных 4 и 2 точки 3 — при Мо=3 для h/do=i. Показанная на [c.232]

Для дальнейшего усовершенствования диффузионной теории переноса тепла в турбулентных потоках необходимы более точные сведения о распределении скорости в поперечном сечении [c.321]

Закон распределения скоростей по живому сечению такого потока весьма сложен и зависит от режима движения и формы поперечного сечения русла. Обычно течение жидкости в открытых руслах имеет турбулентный характер. Многочисленные измерения в реках и каналах показывают, что максимальная скорость потока находится не на поверхности, а на глубине, равной (0,2-т-н-0,3) к от свободной поверхности, а средняя скорость потока соответствует величине скорости на глубине, приблизительно равной 0,6/г, причем гг о (0,9н-0,95) а (0,75н-0,8) н ах- На [c.110]

Это вынуждает при изучении турбулентного потока рассматривать поле осредненных скоростей, ставя в качестве практических задач нахождение распределения этих скоростей в поперечных сечениях потока и определение воздействия потока на пограничные поверхности в зависимости также от осредненных скоростей. [c.149]

При ламинарном изотермическом течении жидкости внутри технически гладкой трубы устанавливается параболический профиль скоростей. При турбулентном потоке распределение скорости по поперечному сечению имеет иной характер. Максимальный градиент скорости относится к ламинарному подслою, а в ядре потока эпюра скоростей имеет пологий характер усеченной параболы (рис. 2.37). [c.182]

Рассмотрим характер распределения скоростей в сечении потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости. Как показали теоретический анализ и опыты при ламинарном режиме движения жидкости в круглой трубе, скорости в поперечном сечении распределяются по параболе (рцс. .4) скорости у стенок трубы равны нулю и, плавно увеличиваясь, достигают максимума на оси потока. [c.85]

Ламинарному и турбулентному режимам движения жидкости соответствует и различное распределение скоростей по живому сечению потока. При ламинарном режиме течения жидкости по трубе (рис. 24, а) максимальную скорость имеют частицы жидкости, движущиеся по оси трубы. У стенок трубы скорость стремится к нулю, так как частицы как бы прилипают к внутренней поверхности, образуя тонкий неподвижный слой. Исследования показывают, что при ламинарном режиме движения жидкости изменение скорости в поперечном сечении потока происходит по параболическому закону. [c.30]

Распределение скоростей при ламинарном и турбулентном течении жидкости в круглой трубе. При ламинарном течении максимальная скорость находится на оси трубы. У стенок трубы скорость равна нулю, так как частицы жидкости покрывают внутреннюю поверхность трубы тонким неподвижным слоем. От стенок трубы к ее оси скорости нарастают плавно. График распределения скоростей по поперечному сечению потока представляет собой параболоид вращения, а сечение параболоида осевой плоскостью — квадратичную параболу (рис. 7, а). [c.14]

Поток жидкости в трубопроводе может быть ламинарным или турбулентным. При ламинарном течении частицы жидкости перемещаются параллельно оси трубопровода не перемешиваясь. При турбулентном течении частицы пульсируют в поперечном направлении и их траектории являются сложными кривыми. Исследование скоростей в поперечных сечениях потока жидкости в трубопроводе показывает их неравномерное распределение при ламинарном течении они изменяются по параболическому закону, при турбулентном (местные осред-ненные) - по показательному или логарифмическому. [c.229]

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]

Влияние поперечного магнитного поля на турбулентный поток проводящей жидкости в трубах сводится к изменению распределения скорости течения по сечению трубы и подавлению турбулентных пульсаций. При малых и умеренных числах На профиль скорости по своей форме близок к обычному логарифмическому, т. е. магнитное поле существенно не увеличивает градиента скорости у стенок, но подавляет турбулентные пульсации. Поэтому при заданном чнсле Re в опытах наблюдается уменьшение коэффициента трения по сравнению с его величиной в обычной гидродинамике. [c.436]

Рассмотрим, в частности, течение в трубе кругового сечения измерения показывают, что поле осредненных скоростей турбулентного потока имеет упорядоченный характер, а именно осредненная скорость параллельна оси трубы и ее значения убывают от максимального на оси до нуля у стенки трубы. В то же время распределение осредненных скоростей турбулентного потока в поперечном сечении (рис. 86) существенно отличается от параболы распределения скоростей ламинарного потока. При турбулентном движении скорость в центральной части потока, называемой также ядром, характеризуется относительно малыми изменениями по сечению, по мере же приближения к стенкам трубы осредненная скорость быстро уменьшается, обращаясь на стенке в нуль. [c.148]

Распределение осредненных во времени скоростей турбулентного потока жидкости в поперечном сечении трубы радиуса Я может быть представлено уравнением [c.66]

По данным [Л. 36] скорость газового потока в диффузоре характеризуется определенной неравномерностью в поперечном сечении. Кроме того, в отличие от конфу-зора и горловины течение в диффузоре связано с заметным ростом турбулентных пульсаций [Л. 37]. Однако в первом приближении примем распределение скорости газового потока в диффузоре равномерным и пренебрежем влиянием турбулентных пульсаций. В этом случае изменение скорости газа вдоль диффузора описывается уравнением аналогичным (2-23), причем хз=л з/1з, где j a — расстояние данного сечения от вершины диффузора Ьз — длина диффузора от его вершины. [c.50]

Обычно коэффициент Кориолиса определяется опытным путем на основании измерений скорости в различных точках исследуемого потока. Он зависит от степени неравномерности распределения скоростей в его поперечном сечении и всегда больше единицы. Для так называемого ламинарного режима в цилиндрической трубе а = 2, а для турбулентного а = 1,045 1,10. [c.78]

Несколько иначе обстоит дело с изучением гидравлических сопротивлений труб некруглого сечения. А. М. Обухов (1942), исходя из условий локального подобия турбулентных процессов в различных точках потока жидкости, предложил общий прием определения масштаба турбулент-лости ( длины пути перемешивания ) для потоков с поперечным сечением, представляющим произвольную односвязную область. Использование этого приема позволяет рассчитывать распределение скоростей в потоках с любым поперечным сечением. Работа А. М. Обухова до недавнего времени оставалась незамеченной гидравликами, предлагавшими для разных форм сечения потока разные и логически менее обоснованные пути обобщения схемы Прандтля (таково, например, предложение В. Н. Гончарова, 1954). [c.715]

Более равномерное распределение скоростей по сечению при турбулентном движении объясняется наличием турбулентного перемешивания, осуществляемого поперечными составляющими скоростей. Благодаря этому перемешиванию частицы с большими скоростями в центре потока и с меньшими скоростями на его периферии, непрерывно сталкиваясь, выравнивают свои скорости. У самой стенки турбулентное перемешивание парализуется наличием твердых границ, и поэтому там наблюдается значительно более быстрое падение скорости. [c.154]

На рис. 92 показана типичная эпюра осредненных скоростей по сечению трубы, полученная путем измерения скоростей трубкой Пито — Прандтля в турбулентном потоке. Для сравнения штриховой линией показано распределение скоростей при ламинарном течении по формуле (180). Выравниванию осредненной скорости содействуют поперечные перемещения частиц жидкости. Скорости незначительно изменяются в основной толще потока, но резко уменьшаются вблизи стенки. Средняя скорость течения составляет приблизительно 0,8 максимальной против 0,5 при ламинарном течении. [c.157]

Рассмотрим турбулентное движение газа в начальном участке трубы при равномерном распределении скоростей.и температур на входе (фиг. 79). Происходящее одновременное нарастание динамического и теплового пограничного слоя на стенке трубы приводит к вытеснению потока из пристенной области. В отличие от обтекания тела неограниченным потоком в данном случае общий расход газа постоянен и происходит через заданное поперечное сечение трубы. При стационарном режиме массовый расход газа одинаков во всех сечениях, т. е. [c.265]

На фиг. 1 схематически показано устройство для ионизации жидкости и наблюдения за пузырями. На этой схеме показаны направления осей х, у я г декартовой системы координат. Жидкость течет через поперечное сечение канала 2сй с расходом г следовательно, средняя скорость течения V равна /2Ы. Для потока с небольшой турбулентностью эта средняя величина близка к реальной скорости для большей части канала. Предположение о том. что ширина канала (1 намного больше его высоты 2с, позволяет рассматривать задачу как двумерную д/дх = 0). Пузыри вводятся через регулируемое газовое сопло, установленное на входе в систему. Предполагается, что вследствие турбулентного перемешивания пузыри распределены в жидкости равномерно. Ряд установленных микроманометров М позволяет следить за распределением давления р. Заряды в жидкости можно создавать двояким путем. [c.428]

На рис. 127 иредстаалено распределение скоростей в поперечном сечении турбулентного потока в гидравлически гладких [c.313]

В старых теориях, господствовавщих в гидравлике до начала XX в., принималось, что у стенок, ограничивающих поток, при турбулентном режиме образуется некоторый неподвижный мертвый слой, по которому со значительными скоростями движется вся остальная масса жидкости. Наличие этого неподвижного слоя с неизбежностью приводило к неправдоподобным выводам о разрыве скоростей, т. е. к такому закону распределения скоростей в поперечном сечении, при котором имеет место вне [c.133]

Указанное характерное распределение скоростей по поперечному сечению потока наступает не сразу по входе потока в трубу. Всегда имеется начальный участок, в пределах которого происходит стабилизация движения. На этом так называемом участке f и д р о д и н а-мической стабилизации меняется характер потока (профиля скоростей). Так, например, при ламинарном течении жидкости (Re < 2200) во входном сечении на поверхности трубы образуется динамический пограничный слой, толщина которого увеличивается по мере удаления потока от входного сечения. В дальнейшем ламинарные пограни шые слои смыкаются и течение приобретает ламинарный стабилизированный характер (рис. 27.2, а). При турбулентном течении жидкости (Re >10 ) вблизи входного сеченйя сначала образуется ламинарный пограничный слой, который затем переходит в турбулентный. В дальнейшем происходит смыкание турбулентных пограничных слоев и течение приобретает турбулентный стабилизированный характер (рис. 27.2, б). [c.337]

Основываясь на изложенном, естественно предположить, что профиль кривых распределения температур в вертикально расположенном факеле должен быть симметричным относительно его оси (см. рис. 59). Это одинаково справедливо как для случая горения готовой горючей смеси, так и для случая горения газа в атмосфере воздуха. Уровень температур в пламени, очевидно, будет зависеть от теплотворности горючего газа, а также от физических параметров газа и воздуха и, конечно, от количества первичного воздуха в горючей смеси. При прочих равных условиях пламя предварительно подоготовленной горючей смеси будет наименьщих размеров и температура его будет наивысшей. По мере уменьшения содержания в смеси первичного воздуха объем и светимость пламени, а т кже его теплоотдача в окружающее пространство будут возрастать и, как следствие, будет снижаться температурный уровень факела. Профиль кривой распределения температур в поперечном сечении факела зависит от характера пламени (ламинарное и турбулентное). На рис. 67 показано распределение температур в простейшем случае (ламинарный факел) при сжигании готовой смеси. Кривая температур в этом случае в известной степени напоминает эпюру скоростей в ламинарном потоке. Профили температур для случаев горения в воздухе смеси газа с недостаточным количеством воздуха, а также при турбулентном характере струй будут носить более сложный характер. [c.129]

Рис. 1-3. Схемы распределения скоростей по поперечному сечению трубы я—деформация потока в начальном участке б—профиль скоростей на стабилизировашюм участке 1—ламинарный режим 2— турбулентный режим

Технологические жидкости являются однофазными или смесью, состоящей из двух, реже из трех фаз. Во всех случаях сплошной средой является жидкость, а дисперсной фазой — твердые частицы, несмешиваемая жидкость или газовые пузырьки. Любая комбинация дисперсных фаз внесет свои особенности в определение величин сопротивления перемещаемым в них деталям. Присутствие посторонних включений в сплошной среде исказит картину распределения скоростей в слоях, которая бывает в однофазной жидкости, так как взвешенные частицы искривляют пути движения отдельных частиц жидкости и вызывают некоторое перемешивание слоев. При этом происходит более быстрый переход ламинарного движения к турбулентному. Однако и до перехода к турбулентному режиму присутствие взвешенных частиц влияет на сопротивление течению лодкости. Твердые частицы сужают пространство, занятое струями жидкости, и увеличивают средний градиент скорости в поперечном сечении потока, а вместе с этим и градиентные силы трения. Но общая закономерность течения тех нологической жидкости не изменится. Поэтому все технологиче ские жидкости будем рассматривать как вязкие несжимаемые и при решении задач использовать метод, применяемый в механике однофазных жидкостей. Все особенности характеристик технологических жидкостей, существенно влияющие на механику движения [121 деталей, следует учитывать эквивалентными коэффициентами приведения (рис. 188). [c.206]

Методы экспериментального исследования перемешивания теплоносителя в поперечном сечении пучка витых труб на стационарном режиме были рассмотрены в работе [39]. Это — классические методы исследования переносных свойств потока методы диффузии тепла (вещества) от точечного источника, непрерьшно испускающего нагретые частицы воздуха (или газа другого рода) в основной поток, и метод диффузии тепла от линейного источника, трансформированные с учетом особенностей течения в пучке витых труб, а также его конструкции. При этом для проведения экспериментов и обработки опытных данных использовалась гомогенизированная модель течения. Измерения полей температуры и скорости потока проводились вне пристенного слоя, а теоретически рассчитанные поля температуры теплоносителя и скорости потока бьши непрерьшны в пределах диаметра кожуха пучка. При этом считалось, что в пучке течет двухфазная гомогенизированная среда с неподвижной твердой фазой. При исследовании эффективного коэффициента турбулентной диффузии в прямом пучке витых труб первым методом диаметр источника диффузии бьш равен диаметру витой трубы с , а сам источник перемещался относительно выходного сечения пучка, гделроизво-дились измерения полей скорости. Однако эти отклонения от известного метода диффузии не стали препятствием для использования понятия точечного источника в пучке витых труб при достаточно больших расстояниях от него, где измеренные поля температур практически не отличались от гауссовского распределения [39]. Этот метод, основанный на статистическом лагранжевом описании турбулентного поля при изучении истории движения индивидуальных частиц, непрерьшно испускаемых источником, используется в данной работе и для определения эффективных коэффициентов турбулентной диффузии в закрз енном пучке витых труб, но при неподвижных источниках диффузии. [c.52]

Как уже отмечалось, характер осредненного движения свободного турбулентного потока со сдвигом не очень чувствителен к деталям турбулентности. Это иллюстрируется рассмотрением длины пути перемешивания и виртуальной вязкости, которые подсчитываются по функции нормальных погрешностей, лучше других соответствующей экспери лентальным точкам. Как показано на рис. 138, ни //х, ни ё/(л , ) не постоянны в поперечном сечении потока. И все-таки распределение осредненной скорости, выведенное в предположении постоянства любой из этих величин, почти так же хорошо соответствует экспериментальным измерениям, как и кривая погрешностей (см. рис, 127). [c.367]

Наиболее общим упрощающим предположением является допущение одноразмерности движения. Скорость всех частиц данного поперечного сечения потока принимается одинаковой. Эта усредненная скорость определяется исходя из равенства кинетических энергий потока, вычисленной по средней скорости и по действительному распределению скоростей в данном поперечном сечении. Как известно, для изотермического ламинарного движения с параболическим распределением скоростей усредненная скорость равна удвоенной скорости, вычисленной по объемному расходу жидкости. Для турбулентного движения коэффициент усреднения несколько больше единицы, но обычно принимается равным единице [Л. 5 [c.6]

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]

Весьма ограниченны данные по турбулентной структуре нестационарных неизотермических течений в каналах. В работе Б.В. Перепелицы, Ю.И. Пшеничникова, Е.М. Хабахпашевой [44] представлены результаты измерений статистических характеристик пульсаций температуры в нестационарном турбулентном потоке воды в диапазоне чисел Рейнольдса Ке = = (1,36. .. 6,1) 10 и частотах колебаний расхода от 0,4 до 4 Гц. Эксперименты проводились в канале прямоугольного поперечного сечения с обогревом одной стенки и при наличии предварительного, участка гидродинамической стабилизации. На входе в рабочий участок устанавливался пульсатор, создающий колебания расхода жидкости. Мгновенные значения расхода изменялись до 5 раз. Поскольку тепловьоделение в обогреваемой стенке при этом не менялось, при увеличении расхода температура стенки должна падать, а при замедлении— возрастать. Соответственно изменяется по времени и температура потока вблизи стенки. Характер перестройки усредненного профиля температуры во времени виден из распределения скорости изменения температуры 3 Т Ът в течение одного периода. На рис. 3.6 представлено изменение величины ЪТ Ът от фазы колебания расхода на различных расстояниях от стенки. Расход жидкости через канал падает в промежуток времени ЭГ/Эт между 0,3 и 0,5. .. 0,6 и возрастает между 0,5. .. 0,6 и 1. Как видно из рисунка, наиболее сильный рост температуры наблю- [c.87]

Осредненное течение жидкости теперь описывается средней скоростью и (объемный расход потока, деленный на площадь поперечного сечения), и, следовательно, конвективный перенос вещества, обусловленный осреднен-ным течением в направлении оси х, выражается членом Ud Aldx. Подразумевается также, что концентрация са представляет собой среднюю по всему поперечному сечению величину. В потоках со сдвигом, которые можно наблюдать в трубах ли открытых каналах, распределение скорости не является однородным. Разность продольного конвективного переноса вещества, который связан с действительным распределением скоростей, и переноса. вещества, который вычисляется по средней скорости, должна быть, следовательно, учтена диффузионным членом. Этот эффект известен как продольная дисперсия, и символ Ет используется, чтобы отличить коэффициент продольной дисперсии от коэффициента турбулентной диффузии Е . [c.455]

Поток с большими числами Рейнольдса, заключенный между фиксированными границами, представляет наглядный пример турбулентного движения. На рис, 88 показаны типичные схемы одновременных измерений продольных скоростей в разных точках поперечного сечения и последовательных измерений их в одной точке за некоторый променсуток времени (. Поперечные компоненты скорости, а также нормальные и касательные напряжения, очевидно, тоже пульсируют во времени и пространстве (следует заметить, что турбулентные пульсации отсутствуют в области, прилегающей к гладкой стенке, так как здесь совместное стабилизирующее влияние близости стенки и вязкости достаточно для предотвращения возникновения пульсаций). Повторные измерения в любой зоне турбулентности не дают совпадения полученных записей из-за беспорядочности, с которой происходят пульсации. В общем хотя первичные (средние) распределения скоростей и давлений в потоке зависят от известных или определяемых граничных условий, мгновенные вторичные (турбулентные) пульсации не обладают такой прямой зависимостью. Только приложение к вторичному движению статистических приемов позволяет установить прямую связь. [c.244]

О п у б л и к о в а н-н ы е э к с п е р и м е и-тальные данные по турбулентным погра н и ч н ы м слоям и их сравнение с р а с ч е т и ы м и. К настоящему времени опубликовано немного экспериментальных данных по развитию турбулентного пограничного слоя в потоках с градиентом давления. В [Л. 53, 67,, 232] имеются данные по развитию равновесных пограничных слоев при с1р1с1х >0, причем только измерения Ф. Клаузера выполнены в условиях, соответствующих плоскопарал-лельиому двухмерному течению. В его опытах использован деревянный диффузор прямоугольного поперечного сечения. Экспериментальная установка позволяла изменять распределение статического давления распределения скорости пограничного слоя, на пы распределения [c.447]

Опыт показывает, что приведенные соотношения оправдываются в умеренно широком диапазоне чисел Прандтля хорошо, в особенности если ввести в них поправочный коэффициент, слабо зависящий от числа Рг. Полного соответствия и нельзя ол<ндать, принимая во внимание относительную примитивность заложенной в основу теории физической схемы. Специальное исследование аналогии Рейнольдса, в которое мы не станем углубляться, показывает, что она имеет точный смысл только при том условии, когда распределения скоростей и тедшературных напоров сохраняются во всех поперечных сечениях потока взаимно подобными. Это заведомо не может строго соблюдаться в тех случаях, когда давление изменяется вдоль обтекаемой поверхности, как это происходит при течении внутри трубы. Кроме того, вовсе не обязательно предполагать, что происходит одновременное затухание эффектов пульсационного переноса количества движения и теплоты. В настоящее время можно считать установленным, что оба эффекта развиваются параллельно, но отнюдь не идентично. Наконец, принятая двухслойная схема, конечно, только грубо воспроизводит действительность. Лучший результат должна давать схема, предусматривающая наличие переходной зоны между турбулентным течением и вязким подслоем (теория Кармана — Шваба). [c.118]

В классифицирующих и обогатительных аппаратах стесненное падение частиц происходит в потоке движущейся в определенном направлении жидкости, ограниченной стенками аппарата. Вследствие воздействия турбулентных вихрей, срывающихся со стенок, в аппарате происходит перемешивание частиц как в продольном, так и в поперечном направлениях, аналогичное диффузионному. Кроме того, распределение скоростей жидкости неравномерно по сечению сосуда у стенок они меньше, а в центре — больше. Благодаря неравномерности скоростей потока по сечению камеры и поперечному перемешиванию скорости частиц относительно стенок аппарата различны. Во взвешенном слое в центре потока они напран-лены вверх, у стенок — вниз. Возникающее вследствие этого циркуляционное движение частиц существенно усложняет расчеты классификаторов и обогатительных гравитацион-, ных аппаратов. В связи с этнм получает развитие направление, рассматривающее процессы классификации и гравитационного обогащения как вероятностные [12, 46, 89]. [c.156]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...