Вторичное конвективное течение

ВТОРИЧНОЕ КОНВЕКТИВНОЕ ТЕЧЕНИЕ 351 [c.351]

Вторичное конвективное течение [c.351]

ВТОРИЧНОЕ КОНВЕКТИВНОЕ ТЕЧЕНИЕ [c.353]

Вторичные конвективные течения в вертикальном слое [c.253]

Эксперименты показывают, что при значительной интенсивности колебаний, когда амплитуды колебания достаточно велики, теплоотдача в условиях колебаний возрастает. Более интенсивные колебания приводят к деформации и разрушению вторичных вихревых течений вблизи поверхности. Это приводит к увеличению эффекта передачи тепла теплопроводностью. Так, например, при колебаниях в направлении потока естественной конвекции горизонтально расположенного нагретого цилиндра более высокие скорости потока внешней вихревой системы, взаимодействуя с полем скоростей свободной конвекции, приводят к увеличению скорости в свободно-конвективном пограничном слое в нижних областях цилиндра. Вследствие этого можно ожидать уменьшения толщины теплового пограничного слоя на нижней поверхности цилиндра и турбулизации потока на верхней поверхности цилиндра. В результате эти эффекты способствуют увеличению интенсивности теплообмена. [c.165]

Рассмотрим теплообмен жидкости с горизонтальной греющей стенкой, образующей дно сосуда. При заданном тепловом потоке плотности q, вт-см , около стенки установятся определенный стационарный режим конвективных течений и стационарное поле температур. Если жидкость не доведена до температуры кипения, то с ростом q ее среднемассовая температура Т будет заметно повышаться это сопровождается одновременным ростом температуры греющей поверхности Т и разности Т — Т АТ. На схематическом графике, выражающем зависимость между АГ и q (рис. 45), участок АБ соответствует свободно конвективному теплообмену без кипения. За точкой Б появляется кипение жидкости на стенке. Дальнейшее развитие процесса изображается кривой БВ, которая идет значительно круче, чем АВ. Увеличение коэффициента теплоотдачи а — q АТ обусловлено снижением термического сопротивления пристеночного слоя жидкости при кипении. Интенсификация теплообмена зависит от числа действующих центров и обусловлена не только собственно парообразованием, но также вторичными эффектами. Давление в кипящей системе поддерживается постоянным благодаря регулируемому отбору пара или его конденсации. Подъем на участке БВ сопровождается заметным перегревом пристеночного слоя жидкости относительно темпера- [c.177]

Конвективные течения возникают в жидкостях и газах в поле тяжести при наличии пространственной неоднородности плотности, создаваемой неоднородностью температуры или какой-либо другой причиной. С увеличением разности температур интенсивность конвективного течения возрастает и оно становится неустойчивым при этом гидродинамический кризис сопровождается кризисом теплопередачи. Образующееся при потере устойчивости вторичное течение в свою очередь тоже может стать неустойчивым последовательность кризисов устойчивости приводит в конце концов к турбулентности. [c.5]

На границе встречных конвективных потоков, как и в случае вторичных стационарных течений, образуется периодическая вдоль слоя система вихрей. Эти вихри, однако, теперь не являются стационарными их интенсивность периодически меняется со временем. На длине волны формируются два пульсирующих вихря, осцилляции которых происходят в противофазе. Центры вихрей расположены на осевой линии и остаются неподвижными. Таким образом, в результате сложения встречных волн с одинаковыми на осевой линии амплитудами образуется стоячая (на оси) волна. В точках, отстоящих от оси на некоторое расстояние, амплитуды встречных волн различны, и потому вдоль восходящего и нисходящего потоков распространяются волны с периодически модулированной по времени скоростью и пространственно модулированные по амплитуде. Иллюстрацией могут служить кадры, представленные на рис. 17, где изображены линии тока и изотермы для последовательных моментов времени. По меткам на картах изотерм отчетливо видно, что в обеих половинах канала фаза волнового процесса перемещается вдоль по потоку. Колебания функции тока наиболее интенсивны на осевой линии, тогда как колебания температуры имеют наибольшую амплитуду в тех точках, где достигаются экстремумы скорости основного течения. Последнее обстоятельство качественно согласуется с данными экспериментов [46]. [c.44]

Конвективное течение электролита в круговом вертикальном канале (водный раствор соляной кислоты, разогреваемый электрическим током) экспериментально изучалось в работе [8]. Количественное исследование устойчивости в работе специально не проводилось тем не менее отмечено наличие значительных возмущений на границе встречных потоков. Подробное экспериментальное исследование устойчивости течения в круговом канале проведено в работе В.Г. Козлова и Н.Г. Поляковой [9] на основе методики, аналогичной [7]. Эксперименты показали, что как и в плоском вертикальном слое, критическое число Грасгофа монотонно уменьшается с ростом числа Прандтля. Интересна форма критических возмущений. Они представляют собой спиральный вихрь, возникающий на границе встречных потоков и перемещающий вшз со значительной фазовой скоростью. Фотография картины вторичного течения в осевой плоскости приведена на рис. 112. [c.174]

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

Это дает основание утверждать, что сдвиг фазы, зависящий от г/, и уменьшение амплитуды с увеличением расстояния от стенки вызываются исключительно действием вязкости. С другой стороны, во втором приближении щ появляется непериодический член, который представляет вторичное стационарное течение, налагающееся на колебательное движение. Отсюда можно сделать вывод, что причиной вторичного течения являются конвективные члены и взаимодействие между инерцией и вязкостью. Следует помнить, что упрощения, получающиеся в результате пренебрежения конвективными членами, приводят к решениям, которые свободны от вторичных течений, и поэтому могут дать ошибочное представление о течении в целом. Вторичные течения обнаруживаются в общем случае только тогда, когда решение учитывает приближение второго порядка. [c.400]

Все же существует ряд задач, в которых вторичным течением пренебречь нельзя. Предположим, например, что представляет интерес вопрос о теплоотдаче от стенок трубы к движущемуся материалу в условиях рассматриваемого выше течения. В этом случае вторичное течение будет индуцировать конвективный механизм теплообмена в поперечном сечении, который может значительно усилить чисто кондуктивный механизм теплопереноса, преобладавший при отсутствии вторичного течения ). [c.272]

В течение ряда лет котельные агрегаты, предназначенные для работы на АШ, конструировались с двухступенчатыми трубчатыми воздухоподогревателями. Разделяя эти ступени пакетом водяного экономайзера и вынося горячую часть воздухоподогревателя в область более высоких температур газов, удавалось обойти трудности уменьшения температурного напора при одноступенчатом подогреве воздуха. Однако при этом в конвективной части агрегата появлялись две ступени воздухоподогревателя и обычно две ступени водяного экономайзера. Там же размещался обычно целиком или хотя бы частично пароперегреватель, в блоках с промежуточным перегревом в ту же конвективную часть котлоагрегата надо поместить и вторичный перегреватель, а во многих прямоточных котлах в конвективную шахту выносилась и переходная зона, часто состоявшая тоже из двух пакетов. Эти многочисленные змеевиковые и трубчатые пакеты разделялись разрывами достаточных размеров для удобства выполнения ремонтных работ. [c.171]

Особенностью движения потока в каналах сложной формы поперечного сечения является наличие конвективного переноса поперек потока, вызванного движением крупномасштабных вихрей и вторичными течениями (рис. 2-4) Это обстоятельство, а также переменная шероховатость стенок канала приводят к неравномерному распределению напряжения трения на границах потока. Поэтому наиболее точный расчет коэффициентов сопротивления трения может быть получен при переходе от характеристик потока, осредненных по сечению канала (средней скорости, числа Рейнольдса, средней относительной шероховатости, среднего касательного напряжения), к локальным характеристикам (местным относительным шероховатостям, местным числам Рейнольдса, местным [c.66]

Влияние на устойчивость различных факторов, деформирующих стационарный профиль, обсуждается в 48. В 49 решена задача об устойчивости течения, возникающего в плоском канале при внутреннем выделении тепла в жидкости. Нелинейный расчет структуры вторичного течения, появляющегося в результате неустойчивости, приведен в 50. Последний параграф главы содержит обзор основных результатов по устойчивости конвективного пограничного слоя. [c.301]

Для исследования вторичных течений используется метод конечных разностей. Область, в которой происходит конвективное [c.351]

Введем безразмерный тепловой поток — число Нуссельта N — следующим образом N = Р/Ро- В режиме плоскопараллельного течения N — 1 отличие же N от единицы может служить мерой интенсивности поперечного конвективного переноса тепла, связанного с возникновением вторичного движения. [c.353]

В плоскопараллельном течении температура линейно меняется с поперечной координатой и поперечный тепловой поток определяется только молекулярной теплопроводностью Qo = 2к0/. Введем безразмерный тепловой поток - число Нуссельта Nu следующим образом Nu = (2i /<2о В режиме плоскопараллельного течения Nu = 1 отличие же Nu от единицы может служить мерой интенсивности поперечного конвективного переноса тепла, связанного с появлением в режиме вторичного течения поперечной компоненты скорости. [c.40]

Изложим основные результаты расчетов плоских вторичных течений, выполненных в той области чисел Прандтля, где неустойчивость основного течения связана с развитием конвективных ячеек либо вихрей на границе встречных потоков. [c.53]

Структура вторичных течений изучалась в работе [8] с помощью метода сеток. Расчеты проведены для чисел Прандтля 0,1 и 1 моделировались все три моды неустойчивости. Расчеты подтверждают критические значения числа Грасгофа, найденные в линейной теории, а также форму критических возмущений. Вблизи минимумов нейтральных кривых происходит мягкое ответвление вторичного режима, причем его амплитуда вблизи порога растет с надкритичностью по корневому закону, а конвективная составляющая поперечного теплового потока - по линейному закону (ср. 5). [c.207]

Нри достаточно большой амплитуде нелинейные колебания неустойчивы в конвективных ячейках эта неустойчивость проявляется в появлении вторичного течения, а в нелинейных волнах она приводит к т. н. распаду волн, т. е. к возбуждению вторичных волн, связанных с основной волной законами сохранения энергии и импульса. Эти процессы приводят к развитию турбулентности в И., т. е. к возбуждению большого числа коллективных степеней свободы. По своей природе турбулентность П. сходна с др. коллективными процессами в системах многих частиц (см. Кооперативные явления). [c.22]

Рис. 27. Вторичные течения в пограничном слое при конвективном обтекании поверхности, подвергающейся вибрации (т] — относительное удаление от поверхности)

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]

Помимо модулированных вторичных конвективных течений, дпя которых уравнение (34.27) было выведено в [16], это уравнение описывает волны в стекающей пленке [6], а также волновые процессы в задачах хими- [c.248]

В расчетно-теоретических [ПО, 121, 125, 130, 131] и экспериментальных исследо аниях, обзор которых дан в [ПО], показано, что интенсивность теплоотдачи в змеевиках благодаря воздействию на поток вторичных макровихревых течений выше, чем в прямых трубах. Кроме того, макровихревые течения приводят к изменению интенсивности конвективной теплоотдачи по периметру трубы ЗПГК от минимального значения у внутренней (по отношению к оси навивки змеевика) образующей до максимального у наружной. Однако для проектирования парогенератора прежде всего необходимы данные о средних по периметру трубки змеевика коэффициентах теплоотдачи, зависимости для определения которых рассматриваются ниже. [c.51]

Из рис. 4.3 видно, что режим развитого поверхностного кипения, характеризующийся а данном случае слабой зависимостью температуры стенки от величины подводимого теплового потока [621, у внутренней образующей трубы наступает при меньших значениях плотностей тепловых потоков, чем у наружной. Это объясняется более высокой интенсивностью конвективной теплоотдачи у наружной образующей змеевика под воздействием вторичных макровихревых течений Можно также предположить, что дополнительным фактором, способствующим интенсификации теплообмена у наружной образующей, служит возникающее при меньших значениях q пузырьковое поверхностное кипение у внутренней образующей трубки змеевика. Турбулентные возмущения потока, возникающие при кипении у внутренней образующей, распространяются по поперечному сечению потока и оказывают интенсифицирующее воздействие на конвективный теплообмен у наружной образующей. При дальнейшем увеличении подводимого теплового потока с развитием поверхностного кипения по всему периметру поперечного сечения трубки разверка температуры стенки уменьшается и может исчезнуть вообще. В качественном отношении влияние режимных параметров на начало поверхностного кипения в змеевике такое же, как и в прямых трубах. В частности, данные, полученные авторами, согласуются с результатами работы [101 и показывают, что с увеличением массовой скорости и степени недогрева развитое пузырьковое кипение начинается при больших значениях плотностей тепловых потоков. [c.55]

I. Граница и характер начала влияния термогравитационных сил При вынужденном турбулентной течении термогравитационные силы могут влиять как на турбулентный перенос импульса и тепла, так и непосредственно на осредненное течение. В данной работе рассматривается развитие вторичных свободно-конвективных течений при вынужденном турбулентном движении несжимаемой жидкости в горизонтальных трубах. Задача решена в предположении, что терыогравитационные силы не влияют на турбулентный перенос. [c.189]

Монография посвящена устойчивости стационарных конвективных течений. Основное внимание уделяется плоскопараллельным течениям, на примере которых исследуются механизмы неустойчивости, свойства спектра возмущений, анализируется воздействие осложняющих факторов - стратификации, температурной зависимости вязкости, тепловых свойств границ и пр. Изучается устойчивость конвективных течений бинарной смеси, проводящей, диэлектрической и неньютоновской жидкостей, среды с примесью и т.д. Обсуждаются течения, вызванные внутренним тепловыделением различной природы, адвективные, виброконвективные и комбинированные течения. Рассматривается устойчивость конвективных пограничных слоев, замкнутых течений, а также вторичных режимов. [c.2]

Рис. 4. Нейтралы1ая кривая конвективного течения. Штриховыми прямыми отмечены разрезы, для которых в 5 проведен расчет вторичных течений

Изложенная в предыдущих параграфах линейная теория, основанная на рассмотрении малых возмущений, позволяет найти границу устойчивости основного плоскопараллельного конвективного течения. Поведение возмущений конечной амплитуды в надкритической области и вторичные течения, развивающиеся в результате потери устойчивости основного течения, могут быть исследованы лишь на основе полных нелинейных уравнений конвекции. Вторичные режимы по своей структуре оказываются весьма разнообразными. Подробное их исследование, включающее анализ устойчивости, проводится в гл. vn. Здесь мы ограничимся изложением результагов прямого численного моделирования плоских пространственно-периодических вторичных режимов, возникающих при потере устойчивости основного течения в вертикальном слое относительно гидродинамических и волновых возмущений. [c.37]

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]

При дальнейшем увеличении скорости вдува у>2,47 максимум скорости продолжает расти и отодвигается от поверхности, вторичная зона конвективного движения исчезает. Описанный характер конвективного течения оказывает влияние на процесс тепло- и массообмена. В области устойчивых пограничных слоев <0,75 и >2,47 (до предельных вдувов) работают соотношения, полученные из аналитического решения П. М. Брдлика и настоящей главы. [c.151]

Если к концам капилляра, нап ненного раствором электролита, п ложить некоторую разность давле то в нем создается поток раствора, торый будет проходить ламина параллельно стенкам капилляра, рость течения раствора максима в центре капилляра вдоль оси и уме шается к периферии по парабол скому закону. Граница перемеще жидкости находится за предел первого слоя противоионов в ди ной части двойного слоя и совпа с той границей, которая образу при смещении жидкости вследст наложения электрического поля п электроосмосе. Поэтому при тече жидкости через капилляр распр ление зарядов-ионов в наружи части двойного слоя будет нарушат и будет происходить вынос зарядов избытка ионов одного знака — в висимости от заряда стенки капилляр на одну его сторону, по направлен потока жидкости. Движение заряд вдоль стенки представляет собой верхностный, конвективный ток, в зультате чего и появляется разнос потенциалов на концах капилляр Эта разность потенциалов, в свою о редь, дает начало вторичному объ ному току проводимости в обратнсР направлении. Разность потенциале будет возрастать до тех пор, пока верхностный ток не станет равный объемному току. Полученная разносИ [c.102]

Параметрические исследования стационарного течения. Чтобы исследовать влияние массовой силы, проведена серия расчетов при е = 3,3 10 и Ra = Ю-КУ. Получено, что в этих вариантах течение происходит в режиме пограничного слоя, при котором конвективный теплоперенос преобладает над диффузионным, хотя в совершенном газе при Ra 10 наблюдается режим теплопроводности [3, 7, 8]. Это связано с тем, что в околокритической среде значение реального числа Рэлея Ra фактически определяющего картину процесса, многократно превосходит величину Ra. С увеличением числа Ra (а значит, и Rar) погранслой около вертикальных границ становятся более тонкими, около них формируются вторичные вихревые структуры сплюснутой формы. На фиг. 5,6, в представлены тепловые и динамические поля при Ra = 10 и 10" , что соответствует значениям Rar = 6,06 10 и 6,06 10 . Относительные плотность Ар и температура АТ в центральном вертикальном сечении, которые показаны на фиг. 6 (кривые 1 4), в исследованном диапазоне параметров мало меняются при вариации Ra. [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...