КОНВЕКТИВНОЕ ТЕЧЕНИЕ В ВЕРТИКАЛЬНОМ СЛОЕ

КОНВЕКТИВНОЕ ТЕЧЕНИЕ В ВЕРТИКАЛЬНОМ СЛОЕ [c.7]

В этом параграфе мы изложим результаты исследования структуры спектров возмущений, границ устойчивости и характеристик критических возмущений плоскопараллельного конвективного течения в вертикальном слое с границами разной температуры. Большинство результатов получаются путем численного решения спектральной задачи (1.24)-(1.26). [c.26]

Нагрев сверху. Перейдем теперь к рассмотрению случая, когда продольный градиент температуры направлен вверх, т.е. соответствует потенциально устойчивой стратификации. Этот случай представляет особый интерес в связи с проблемой устойчивости конвективного течения в вертикальном слое конечной высоты. Течение, обусловленное поперечной разностью температур, сопровождается конвективным переносом тепла вверх (см. 1). Если канал закрыт сверху и снизу пробками конечной теплопроводности, то вверху накапливается тепло, и вследствие этого автоматически устанавливается градиент температуры, направленный вверх. Этот градиент определяется поперечной разностью температур, отношением высоты слоя к толщине, а также условиями теплоотдачи на концах слоя. [c.69]

Экспериментальные исследования устойчивости конвективных течений в вертикальных слоях конечной высоты подтверждают теоретические выводы [c.73]

Исследование устойчивости конвективного течения в вертикальном слое с границами разной температуры при наличии поперечного продува проведено в работах В.М. Шихова [17-19], а также позднее в [20]. [c.104]

Вторичные конвективные течения в вертикальном слое [c.253]

Стационарная свободная конвекция в вертикальном слое с волнистыми границами. Рассмотрим плоское конвективное течение в вертикальном слое, границы которого искривлены в противофазе по закону х = = (1 +7 соз ко2) и поддерживаются при постоянных различных температурах. Как ив 35, ограничимся обсуждением области Рг < Рг, когда в слое с плоскими границами неустойчивость имеет гидродинамическую природу. [c.271]

Возовой Л.П., Непомнящий А А. Модель нелинейного взаимодействия возмущений с кратными волновыми числами для конвективного течения в вертикальном слое // Конвективные течения — Пермь Перм пед. ин-т, [c.312]

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]

Численно решались безразмерные уравнения плоского конвективного течения в наклонном слое в переменных функция тока - температура решение задачи находилось методом конечных разностей. Как и в случае вертикального слоя ( 5), отыскивалось решение, описывающее периодическую в направлении оси слоя конвекцию. Численное решение строилось в прямоугольной области —0<2<2/с условиями периодичности по 2. Обсудим некоторые результаты, относящиеся к фиксированным значениям параметров Рг = 1, 1-2,2 (это значение пространственного периода соответствует волновому числу к 2тг/(2/) = 1,43, близкому к минимуму нейтральной кривой). Использовалась неявная конечно-разностная схема основные расчеты проводились на сетке 15 X 29. [c.53]

Изложенные в 4 и 6 результаты дают ответ на вопрос о структуре спектра возмущений и границах устойчивости конвективного течения в вертикальном и наклонном слоях жидкости относительно плоских возмущений. В этом параграфе будет рассмотрен вопрос о поведении пространственных возмущений. [c.55]

При Кау = О (отсутствие вибрации) получается обычная задача устойчивости течения в вертикальном слое. Противоположный предельный случай Сг = О соответствует отсутствию статического поля тяжести (невесомость). Основное состояние в этом случае представляет собой квазиравновесие , т.е. такое состояние, при котором имеются лишь высокочастотные конвективные колебания, но отсутствует осредненное течение. Устойчивость такого равновесия изучалась в работах [27, 28], где было показано, что при достижении вибрационным числом Рэлея критического значения Кзу = = 2129/16 = 133,1 возникает периодическая вдоль оси г структура вибрационной конвекции типа валов с осями, параллельными оси у критическое волновое число при этом = 3,23/2 = 1,610. [c.113]

В этом и следующем параграфах обсуждается задача устойчивости конвективного течения в вертикальном и наклонном слоях жидкости с однородно распределенными по объему внутренними источниками тепла. [c.166]

Радиационные процессы могут вносить существенный вклад в общий теплоперенос и, в частности, влиять на структуру и устойчивость конвективных течений. Роль радиационных механизмов особенно велика при высоких температурах, например, в астрофизических ситуациях. В данном параграфе рассматривается влияние процессов переноса излучения на устойчивость конвективного течения в плоском слое. Случай вертикального слоя с границами разной температуры изучался в работе [39] обобщение на случай наклонного слоя с более общими граничными условиями цдя температуры проведено в [40]. Ниже мы следуем в основном этам работам. [c.195]

В конце 10 речь шла о работе [И. 55] (здесь и далее римской цифрой в скобках отмечается литература к соответствующей главе). В ней обсуждается устойчивость конвективного течения в вертикальном цилиндрическом слое при наличии фазового перехода (кристаллизации) на его внешней границе. Наиболее опасной (в обсуждаемой ситуации) является азимутально-антисимметричная мода морфологической природы, связанная с образованием винтового подвижного рельефа на границе перехода. Эти исследования продолжены в [2], где приводятся подробные экспериментальные данные и результаты линейной теории устойчивости. [c.288]

В работе [63] для выяснения влияния вязкоупругости на устойчивость конвективного течения в плоском вертикальном слое используется простейшая реологическая модель Максвелла [c.155]

В работе [45] рассматривалась задача устойчивости конвективного течения излучающей среды в вертикальном слое с учетом продольного градиента температуры и асимметрии лучистых характеристик стенок канала приводятся также некоторые результаты численного моделирования конечно-амплитудного режима. [c.201]

По мере увеличения поперечной разности температур происходит турбу-лизация конвективного.течения. В работах В.И. Полежаева с сотрудниками [57—60] на основе метода конечных разностей в применении к нестационарным уравнениям конвекции прослежены закономерности переходного и турьулентного режимов конвективного течения в вертикальных слоях. Прямое моделирование конвективной турбулентности с последующим расчетом осредненных характеристик течения и теплопереноса приводит к результатам, согласующимся с экспериментальными данными. [c.46]

В этом параграфе будет рассмотрена устойчивость стационарного конвективного течения в вертикальном слое при наличии, кроме поперечной разности температур, еще и продольного температурного градиента. Так же, как и наклон слоя к вертикали, продольный градиент создает страти-фикацию, устойчивую или неустойчивую в зависимости от его направле ния. Следует, однако, отметить существенное отличие в двух способах создания стратификации. В случае наклонного слоя стратификация не влияет на профиль скорости. Наличие же продольного градиента не только создает стратификацию, но и существенно изменяет форму и интенсивность основного течения, что, в свою очередь, сильно влияет на з стойчи-вость. [c.64]

Как говорилось в 8, при больших числах Прандтля в слое с продольным сгаби-лизирующим градиентом температуры наиболее опасной является стационарная тепловая мода неустойчивости. В работе Дэниельса [1] условия появления такой моды получены при помощи асимптотического анализа конвективного течения в вертикальном слое толщины 2к и конечной высоты Ь Ь> к). Вертикальные границы слоя предполагаются изотермическими, горизонтальные торцы - теплоизолированными. При Рг - оо течение состоит из замкнутого пограничного слоя разной структуры на вертикальных и горизонтальных участках и малоподвижного ядра, в котором автоматически устанавливается вертикальный стабилизирующий градиент температуры С увеличением числа Грасгофа (те. поперечной разности температур) зарождается многовихревая структура. Условие ее появления можно сформулировать в виде Сг Рг (2Л/1) >915, что хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными и численными результатами. [c.288]

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]

Одно из интересных обобщений задачи устойчивости конвективного течения в вертикальном слое с однородными источниками тепла изучено в работе [5]. В этой работе рассматривается случай, когда вертикальные границы слоя поддерживаются при разных постоянных температурах. Основное течение представляет собой, таким образом, суперпозицию симметричного течения, обусловленного однородным тепловыделением (25.5), и антисимметричного, создаваемого разностью температур границ (1.13). Спектральная амплитудная задача решалась методом степенных рядов. Расчеты проведены в интервале чисел Прандтля от 0,01 до 1000 Расчеты показывают, что взаимодействие двух компонент течения оказывается сравнительно простым и приводит к взаимнсй дестабилизации. В зависимости от числа Прандтля потеря устойчивости связана с гидродинамической либо волновой модами, причем на обеих ветвях фазовые скорости отрицательны и могут значительно отличаться по величине. [c.289]

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]

Упомянем здесь также работу Яназе [57], в которой pa мaтpивajтa ь устойчивость конвективного течения в вертикальном цилиндрическом слое при наличии, кроме радиального, еще и осевого градиента температуры, направленного вниз. Расчеты проведены для Рг = 7,5, Взаимодействие различных механизмов неустойчивости приводит к результатам, которые аналогичны описанным в 8 для плоского слоя, [c.84]

В этом параграфе мы рассмотрели устойчивость конвективного течения в вертикальном цилиндрическом слое, т.е., в сущности, речь шла об эффекте поперечной кривизны. Значительный интерес представляет также случай, когда имеется продольная кривизна такая ситуация реализуется в вертикальном слое, ограниченном волнистыми вдоль вертикали штоскостями. В этом случае основное течение не является плоскопараллельным. Устойчивость такого типа течений обсуждается в 37. [c.84]

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]

Отличие от амплитудной задачи для течения в вертикальном слое с границами разной температуры ( 1) состоит в наличии дополнительного слагаемого в уравнении переноса тепла (это слагаемое описьшает конвективный перенос в поле продольного невозмущенного градиента ср. 8), а также в другой структуре подьемной силы, которая теперь перпендикулярна слою. Кроме того, более сложный вид имеет невозмущенный температурный профиль. [c.204]

Подробное исследование влияния на устойчивость течения в вертикальном слое радиационных эффектов и продольного стабилизирующего градиента температуры проведено в работе [6]. Рассматривалась излучающая и поглощающая, несерая и нерассеивающая среда (газ Рг = 0,7) в слое между изотермическими границами разной температуры с учетом их радиационных свойств. Определена зависимость критического числа Грасгофа и параметров критических возмущений от числа Планка, оптической толщины слоя, параметров несерости среды и черноты стенок в широком диапазоне изменения безразмерного продольного градиента температуры. Приводятся также результаты численных расчетов двумерных конвективных структур в слоях конечной высоты эти результаты демонстрируют образование системы вихрей при потере устойчивости основного течения. [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]

В этом параграфе, следуя работам Р.В. Бириха и Р.Н. Рудакова [64, 65), мы рассмотрим влияние на устойчивость плоскопараллельного конвективного течения в плоском вертикальном слое разделяющей проницаемой перегородки, расположенной параллельно границам слоя на одинаковом удалении от этих границ. Предполагается, что касательная сос- [c.86]

Рассмотрение устойчивости комбинированных течений мы начнем с задачи о суперпозиции конвективного течения, создаваемого в вертикальном слое поперечной разностью температур, и вынужденного течения, обусловленного внешним продольным градиентом давления. Обе компоненты течения — свободпоконвективная и вьшужденная — сами по себе при больших скоростях становятся неустойчивыми за счет различных механизмов. В неустойчивости комбинированного течения сложным образом проявляется взаимодействие этих механизмов. Исследование устойчивости проведено в работах Н.И. Лобова [1 —3]. [c.90]

В работе Б.И. Николаева и А.А, Тубина [36] рассматривалась устойчивость конвективного течения бинарной смеси в вертикальном слое при наличии вертикальной стратификации и с учетом термо диффузии. Применялся метод Галеркина расчеты проделаны для двух значений параметра нормальной термодиффузии в интервале чисел Прандтля и Шмидта от 0,01 до 10. В этой области неустойчивость связана с гидродинамической модой. [c.142]

Как и в случае конвективного течения вязкой жидкости в вертикальном слое (см. 7), можно показать, что пр0стра1хтвенные возмущения менее опасны, чем плоские. Для амплитуд нормальных возмущений функции тока V (х) и температуры в (л ) стандартным путем получается следующая спектральная задача [c.159]

Неоднородные источники тепла. В ряде случаев мощность тепловьщеления может оказаться неоднородной по сечению слоя, что существенно влияет на структуру основного течения и его устойчивость. Интересный пример неоднородного тепловыделения рассмотрен в работах В.М. 111ихова и В.И.Якушина [14, 15]. Ими изучено конвективное течение в плоском вертикальном слое, границы которого поддерживаются при одинаковых температурах, а плотность источников тепла убьюает по мере удаления от границы по экспоненциальному закону. Такое распределение может возникнуть, например, при прохождении поперек слоя светового потока, поглощение которого в жидкости происходит по закону Бугера, и вся поглощенная энергия выделяется в виде тепла. [c.180]

Будем далее рассматривать конвективное течение в плоском вертикальном слое излучающей и поглощающей несерой среды (конкретно речь будет идти о газе, поскольку в жидкостях радиационные эффекты, как правило, мало существенны). Границы слоя х = h поддерживаются при [c.197]

Найдем сначала основное стащюнарное течение. Выберем начало координат на нижней кромке пластины и направим ось z вдоль пластины вертикально вверх, а ось х — по нормали к пластине. Уравнения плоского конвективного течения в приближении пограничного слоя [32, 33] тогда запишутся так [c.217]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...