Конвективное движение в вертикальном слое

Конвективное движение в вертикальном слое [c.315]

КОНВЕКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ВЕРТИКАЛЬНОМ СЛОЕ 317 [c.317]

Случай подогрева сверху представляет интерес в связи с проблемой устойчивости конвективного движения в вертикальном слое конечной высоты. Конвективное течение, обусловленное поперечной разностью температур, сопровождается продольным конвективным переносом тепла вверх. Если канал закрыт сверху и снизу пробками конечной теплопроводности, то вверху накапливается тепло, и вследствие этого автоматически устанавливается продольный градиент температуры, направленный вверх. Этот градиент определяется значением поперечной разности температур, отношением высоты слоя к ширине, а так- [c.340]

Изложенная в предыдущих параграфах линейная теория, основанная на рассмотрении малых возмущений, позволяет найти границу устойчивости стационарного конвективного движения. Возмущения в надкритической области и, в частности, предельные режимы, возникающие в результате развития конечных возмущений, могут быть исследованы лишь на основе полных нелинейных уравнений конвекции. Мы изложим здесь результаты такого исследования для случая движения в вертикальном слое. [c.351]

Непомнящий А.А. О нестационарных вторичных конвективных движениях в вертикальном плоском слое // Конвективные течения. - Пермь Перм. пед. ин-т, [c.312]

Сорокин Л.Е. О нелинейном конвективном движении в плоском вертикальном слое жидкости в области колебательной неустойчивости // Гидродинамика, вып. [c.295]

Основное стационарное течение. Рассмотрим стационарное конвективное течение жидкости в плоском вертикальном слое между параллельными изотермическими плоскостями, нагретыми до разной температуры (рис. 1). При таких условиях подогрева механическое равновесие, очевидно, невозможно, и при сколь угодно малой разности температур возникает движение, интенсивность которого растет с увеличением разности температур. Будем считать, что слой замкнут сверху и снизу (закрыт непроницаемыми торцевыми перегородками). Поэтому происходит конвективная циркуляция - жидкость поднимается у нагретой стенки и опускается у холодной. Течение, таким образом, состоит из двух встречных потоков. [c.8]

Сходные результаты получены Л.П. Возовым [96, 97] в задаче конвекции в вертикальном плоском слое с пространственно-модулированной температурой плоских границ. В этой задаче (в случае модуляции в противофазе) обнаружена интересная возможность сосуществования двух форм движения - сквозного течения с вихрями на границе встречных потоков и конвективных ячеек. Карта режимов представлена на рис. 166. [c.275]

Вынужденные и естественные конвективные течения. Дифференциальные уравнения (12.366) и (12.36в) для динамического и температурного пограничных слоев по своей структуре сходны между собой. Они различаются только двумя последними членами в уравнении (12.366) и последним членом в уравнении (12.36в). В общем случае между полем скоростей и температурным нолем существует двусторонняя связь, т. е. распределение температуры зависит от распределения скоростей и, наоборот, распределение скоростей зависит от распределения температуры. В том частном случае, когда архимедову подъемную силу в уравнении движения (12.366) можно отбросить, а вязкость считать не зависящей от температуры, двусторонняя связь превращается в одностороннюю, а именно, распределение скоростей становится независимым от распределения температуры. Архимедову подъемную силу в уравнении (12.366) можно не учитывать при сравнительно больших скоростях (при больших числах Рейнольдса) и при малых разностях температур. Такие течения называются вынужденными конвективными течениями (см. сказанное по этому поводу на стр. 264). Их противоположностью являются естественные конвективные течения в которых архимедова подъемная сила играет существенную роль. В естественных течениях скорости очень малы, а разности температур значительны. Причиной естественных течений является подъемная сила, возникающая в поле тяжести Земли вследствие разности плотностей среды. Примером естественных течений может служить течение около вертикально поставленной нагретой пластины. Вынужденные течения можно подразделить на две группы, смотря по тому, следует или не следует учитывать тепло, возникающее вследствие трения или сжатия течения первой группы имеют большие скорости, а течения [c.267]

Исследование коротких зон отрыва на передней кромке тонкого профиля потребовало существенной модификации математической теории течения жидкости в области взаимодействия [15-18]. В качестве одного из результатов проведенного анализа обращает на себя внимание обнаруженная неединственность решения интегро-диффе-ренциального уравнения, к которому сводится данная задача при удовлетворении всех необходимых краевых условий. Более того, родственная по своей математической формулировке задача об отрыве обтекающей гиперболический профиль вязкой струи [19] обладает бесконечным числом решений. В связи с этим отметим, что движение в стационарном ламинарном двумерном конвективном течении около ориентированной вертикально нагретой пластины, а также в вязкой пристеночной струе аналогично пограничному слою, причем изменение на коротких расстояниях граничных условий (например, разрыв температуры либо излом поверхности) влечет за собой возникновение области взаимодействия с двухслойной структурой [20-23]. [c.4]

Главными параметрами, характеризующими конвективное движение жидких сплавов, являются распределения скоростных, температурных и тепловых полей в пограничном слое б потока (рис. 23). Развитие пограничных слоев вдоль вертикальной стенки зависит от условий нагрева или охлаждения среды. [c.24]

Обсуждение результатов. Рассмотрим конвективные процессы, происходящие в равномерно вращающемся вокруг горизонтальной оси плоском вертикальном слое, с позиции осредненной (вибрационной) тепловой конвекции. Устойчивость конвективного квазиравновесия и переход от одного типа движения к другому определяются двумя параметрами, вибрационным параметром Ry и безразмерной частотой со. На плоскости этих параметров хорошо согласуются результаты, полученные в слоях разной толщины и при различных значениях средней температуры (фиг. 6). Тот факт, что Ry - один из определяющих параметров, следует из основной идеи вибрационной тепловой конвекции в связанной с вращающейся полостью системе координат действие силы тяжести эквивалентно действию круговых поступательных вибраций полости. Вид параметра (1.1) соответствует теории вибрационной тепловой конвекции при круговых поступательных вибрациях [6]. [c.18]

Существенное влияние на конвективную устойчивость оказывает поперечное движение жидкости в слое, возникающее в результате просачивания через проницаемые границы. Далее будут рассмотрены два наиболее интересных случая — горизонтальной и вертикальной ориентации слоя [c.273]

В этой главе продолжено исследование влияния осложняющих факторов на устойчивость конвективного течершя в вертикальном слое. Рассматривается воздействие внешних вынуждающих течений разного типа — продольного течения, обусловленного градиентом давления или движением границ, поперечного течения за счет вдувания и отсасывания через проницаемые границы, а также высокочастотной вибрации слоя с жидкостью. Кроме существенного влияния на границы устойчивости и характеристики критических возмущений, некоторые из названных факторов (продольная прокачка, движение границ, вибрация) приводят к появлению новых механизмов неустойчивости. [c.90]

В работе [4] экспериментально изучалась устойчивость конвективного течения в вертикальном слое пористой среды (стеклянные шарики диаметром 3 мм в дистиллированной воде толщина слоя 2 см). Обнаруженный кризис поперечного тепло-потока позволил определить критическое число Грасгофа. Поскольку, согласно результату Гилла ( 24), конвективная фильтрация в вертикальном слое устойчива, авторы пытаются понять их экспериментальный результат, усложняя уравнения движения наряду с силой сопротивления Дарси учитывается обычная вязкая сила (сила Бринкмана), а также температурная зависимость вязкости. Расчет по линейной теории устойчивости приводит, однако, к значениям критического числа Грасгофа, весьма далеким от найденного в эксперименте. [c.289]

Среди появившихся в последнее время исследований отметим работу р], посвященную устойчивости течения в наклонном слое с продольным градиентом температуры, а также работы, в которых исследуется влияние на устойчивость конвективного движения продольного градиента концентрации Р] и периодической по высоте деформации границ слоя Р]. Уточнение асимптотического расчета волн Толмина — Шлихтинга в вертикальном слое р. 18] можно найти в Р]. Новые экспериментальные данные об устойчивости содержатся в [31-33], [c.390]

Назовем некоторые наиболее примечательные работы, посвященные численному моделированию вторичных конвективных движений. Расчет стационарных нелинейных режимов конвекции в бесконечном вертикальном слое для значений параметров Рг = О, Gr < 5000 произведен в [34]. Установленный жесткий характер неустойчивости плоскопараллельного течения по отношению к возмущениям с волновыми числами к > 1,9. В ряде работ содержатся попытки моделирования последовательности переходов между режимами конвекции с ростом числа Рэлея на основе численного решения трехмерных уравнений конвекцрш В предположении пространственной периодичности движения нестационарные трехмерные режимы конвекции в горизонтальном слое изучались в [35]. В реальной ситуации, однако, даже удаленные боковые границы оказывают существенное влияние на структуру и смену режимов конвекции. Отметим работу [36], в которой в полной трехмерной постановке методом сеток выполнены расчеты конвективных движений в параллелепипеде с большим отношением сторон (11,5 16 1). В численном эксперименте наблюдались развитие различных типов неустойчивости системы параллельных валов, зарождение и распространенение дислокаций, возникновение пространственно-временной перемежаемости. Обстоятельное численное и экспериментальное исследование режимов конвекции в горизонтальных и наклонных прямоугольных полостях с умеренным отношением сторон проведено в [37]. [c.291]

Семакин И.Г Вторичные конвективные движения неньютоновской жидкости в вертикальном слое // Гидродинамика, вып 9. - Пермь Перм пед. ин-т, 1976 -С 60-70 [c.303]

Несмотря на значительные расхождения между экспериментальными и расчетными данными (рис. 3.11), выражение для конвективной составляющей коэффициента теплообмена в ряде случаев [75, 76, 78, 88] довольно успешно описывает экспериментальные данные. Это позволило провести ряд специальных опытов, направленных на изучение механизма конвективного теплообмена в слоях крупных частиц. Исследования проводились на установке, подробно описанной в параграфе 3.4. Измерение коэффициентов теплообмена между поверхностью датчика-нагревателя и слоем дисперсного материала осуществлялось по методике, изложенной в 3.4.3. В данной серии опытов использовался датчик диаметром 13 мм, устанавливаемый вертикально вдоль оси колонны или горизонтально на расстоянии 62 мм от газораспределительной решетки. Слой образовывали модельные материалы — стеклянные шарики узкофракционного состава со средними диаметрами 0,45 мм (0,4—0,5), 1,25 мм (1,2— 1,3) и 3,1 мм (3,0—3,2). Их физические характеристики приведены в табл. 3.3. Коэффициенты теплообмена измерялись в псевдоожиженных слоях, затем в плотных, зажатых сверху жесткой металлической сеткой (опыты проводились в колонне из оргстекла, при этом движения частиц не наблюдалось). Эксперименты с плотн лми зажатыми слоями повторялись заметного разброса точек (вне пределов точности измерений) не наблюдалось. [c.88]

В настоящей главе анализируются общие свойства вторич11ых течений в припороговой области, изучение которых существенно облегчается применением метода амплитудных функций [1, 2]. Далее рассмотрены конкретные вторичные конвективные течения, развивающиеся в вертикальном и горизонтальном плоских слоях. Изучается воздействие простран-ственно-периодической неоднородности граничных условий на структуру и устойчивость вторичных движений. Последний параграф содержит обзор результатов исследований устойчивости конвективных течений в замкнутых полостях. [c.228]

Аналогичных общих результатов для диффузии в термически стратифицированное пограничном слое не имеется. Однако при рассмотрении вертикальной диффузии в условиях сильной неустойчивости (как в случае, когда интересуют промежутки времени т, при которых основное время облако примеси проводит в слое свободной конвекции, где параметр и не влияет на режим турбулентности, так и при меньших т, когда это облако в основном распространяется в динамико-конвективном слое, где м не влияет лишь на вертикальные движения и вертикальную диффузию) можно использовать коэффициент диффузии Kzz(Z) вида (8.37) (с коэффициентом Сь который, вообще говоря, принимает [c.579]

С. От С до Л скорость охлаждения равна скорости охлаждения насыщенного воздуха. Нижпяя граница слоя, находившаяся в А, останавливается в А. Рассмотрим теперь точку В. В точке В более низкая относительная влажность заставляет поднимать эту точку на более значительную высоту, чтобы получить достаточно низкую температуру для насыщения. На рисунке точкой насыщения будет С. От С до В, точки остановки воздуха, находившегося первоначально в В, охлаждение происходит со скоростью охлаждения насыщенного воздуха. Теперь отметим вертикальный температурный градиент от А до В . Он больше адиабатического, так как воздух насыщен и стал неустойчивым. До подъема вертикальные движения (турбулентность) внутри слоя были ограничены, так как он был устойчивым. Но после подъема переход в состояние неустойчивого равновесия значительно усиливает вертикальные движения внутри слоя. Умение распознавать это свойство конвективной неустойчивости , особенно присущее воздушным слоям, чрезвычайно важно для вас и для метеоролога при опре-делепии того, какую погоду принесет подъем крупных масс исследуемого вами воздуха. Воздух может подниматься от различных причин под влиянием местности и при взаимодействии различных по своим свойствам воздушных масс. [c.38]

Интересен предельный случай XIоо, соответствующий слою жидкости, ограниченному с обеих сторон идеально теплопроводными массивами (например, слой жидкого металла между стеклянными пластинами). В этом предельном случае критическое число Рэлея убывает до значения Кт = 720, а критическое волновое число кт до нуля. Таким образом, fбOO/ по мере уменьшения от-носительной теплопровод- ности массивов длина волны критических возмущений неограниченно возрастает. При этом критическое движение оказывается почти горизонтальным. Это представляется естественным при наличии нетеплопроводных границ существование в слое жидкости вертикальных движений и связанного с ними вертикального конвективного пере носа тепла становится не выгодным. [c.55]

Смотреть страницы где упоминается термин Конвективное движение в вертикальном слое : [c.318] [c.312] [c.314] [c.208] [c.305] [c.300] [c.312] [c.314] [c.299] [c.21] [c.297] [c.304] [c.312] [c.312] [c.300] [c.380] [c.295] [c.299] [c.300] [c.303]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...