Течение в слое при наличии градиента давления

Течение в слое при наличии градиента давления [c.90]

При наличии градиента давления во внешнем потоке течение в пограничном слое становится более сложным, чем при обтекании плоской пластины. Так как давление остается постоянным поперек пограничного слоя, то влияние градиента давления во внешнем потоке распространяется на весь пограничный слой. Это влияние в основном сводится к изменению профиля скорости в пограничном слое. [c.329]

Для исследования вопроса о влиянии числа М при наличии градиента давления были сняты профили скорости в диффузорной области (рис. 5-28, г) и при конфузорном течении (рис. 5-28,6). Как видно из приведенных кривых, все экспериментальные точки независимо от числа М образуют практически одну кривую. Этот факт еще раз подтверждает сделанный ранее вывод о том, что при дозвуковых скоростях изменение числа М не приводит к заметным изменениям профилей скорости. Следовательно, основным фактором, определяющим течение в пограничном слое сжимаемой жидкости, является продольный градиент давления. [c.266]

Преобразование уравнений пограничного слоя в сжимаемых течениях к форме уравнений для несжимаемых течений облегчает расчет пограничного слоя при наличии сжимаемости, градиента давления, тепломассообмена и других факторов, усложняющих расчет. В ряде случаев преобразование является единственно возможным методом расчета. Преобразования уравнений турбулентного пограничного слоя построены по примеру преобразования Дородницына — Хоуарта, в котором поперечная координата у заменяется пропорциональной координатой [c.402]

Для применения этих методов необходимы, кроме эмпирических соотношений, полученных для простейших случаев течения, дополнительные экспериментальные данные. Поэтому при определении трения и теплообмена в условиях турбулентного пограничного слоя с продольным градиентом давления очень важное значение имеет наличие надежных экспериментальных результатов. В настоящее время опытные данные по турбулентным пограничным слоям с градиентом давления крайне ограничены. Все же интерес к турбулентному течению, как к важной физической задаче, возрастает по мере того, как трудности этой проблемы препятствуют удовлетворительному решению многих важных инженерных вопросов. Многочисленные работы по теории и методам расчета пограничного слоя в потоках с продольным градиентом давления распылены по многим советским и труднодоступным зарубежным изданиям, а выводы и ре- [c.5]

Рис. 2.18. Схематическая форма нейтральной кривой в плоскости (/г, Ке) для течения с профилем скорости, имеющим точку перегиба (например, для пограничного слоя при наличии замедляющего градиента давления).

Входящее в (4.124) распределение р( ) заранее неизвестно и должно быть опре делено в результате решения задачи. Наличие индуцированного градиента давления придает параболической системе уравнений пограничного слоя новые свойства, связанные передачей возмущений вверх по потоку и с появлением соответствующей неединственности решения, описанной в работе [Нейланд В. Я., 1970] и выше в этой главе. Дополнительное краевой условие, задаваемое, например, на донном срезе р = 1) = В, позволяет получить единственное решение краевой задачи (4.124). Для численного решения краевых задач такого типа использован метод, опубликованный в работе [Дудин Г.Н., Лыжин Д.О., 1983]. Процедура решения заключается в задании некоторого поля скоростей и давления в области (0 1 0 Л сх)). В дальнейшем линеаризованная краевая задача (4.124) решается при известных градиенте давления, распределении давления и толщине вытеснения <5 ( ), в результате определяется новое распределение толщины вытеснения <5( ), которое не совпадает с исходным <5 ( ). Следующий этап вычислений связан с нахождением поправки А (С) к распределению толщины вытеснения. Для этого используется линейное дифференциальное уравнений второго порядка, в котором неоднородный член пропорционален разности ( ) — 5 ). Процедура вычислений повторяется при новом распределении толщины вытеснения 5+1 (е) = ( ) + Д( ) И соответствующих распределениях давления и градиента давления до тех пор, пока разность <5 ( ) — <5( ) не станет достаточно малой. Таким образом можно рассчитывать также течение и в пограничном слое с возвратными токами, используя ориентированные разности при аппроксимации конвективных производных. [c.184]

С увеличением угла поворота канала распределение давлений вдоль криволинейных стенок усложняется увеличивается число конфузорных и диффузорных участков (/ l—Ks и Di—Di, на рис. 7.15), однако наиболее интенсивными конфузорными оказываются участки К, К2 и Кз+Ki. Возникновение отрывов вероятно в диффузорных областях Di и Di, характеризующихся максимальными положительными градиентами давления. Опыты подтверждают наличие двух областей отрывных течений в криволинейных каналах, если радиусы скругления вогнутой и выпуклой стенок выполнены малыми. В некоторых случаях отрывная область на выпуклой поверхности распространяется по потоку в прямолинейную часть трубы. При больших радиусах скругления поверхностей криволинейного канала отрывы могут не возникать в этом случае ка диффузорных участках отмечается дестабилизация пограничного слоя его толщина здесь резко увеличивается. [c.251]

Важное значение имеет также тепловая и динамическая предыстория течения. Например, в [Л. 13, 250] измерения профилей скорости в пограничном слое плоского сопла аэродинамической трубы произведены в сечении, которому предшествовало течение с отрицательным градиентом давления. Если вверх по течению длина участка с постоянным давлением недостаточна, то можно ожидать, что внешняя часть слоя будет вести себя, как при наличии отрицательного градиента давления. Аналогично, когда профили скорости измеряются на пластине, расположенной в плоскости симметрии двумерного сопла [Л. 142, 370], может возникнуть перетекание вдоль оси симметрии пластины, которое приведет к имеющему место отклонению. [c.434]

Пристеночная турбулентность может быть следствием течения со сдвигом в пограничных слоях, например, при обтекании тел, когда мы имеем неоднородное по длине течение. Турбулентность может быть также следствием течения со сдвигом, однородного по длине, которое имеет место при равномерном движении в трубе или канале постоянного сечения, В этой главе будут рассматриваться пограничные слои, возникающие при движении несжимаемой жидкости вдоль стенок, как при наличии, так п при отсутствии продольного градиента давления [c.243]

В работе [25] сделана попытка распространить решения на случай обтекания плоской пластины под малыми углами атаки с целью оценки влияния сил вязкости на величину циркуляции, которая для невязкого течения определяется условием Жуковского, а также исследовать возникновение отрыва на задней кромке пластины. Из-за наличия угла атаки перед задней кромкой пластины на верхней стороне индуцируется неблагоприятный (положительный) градиент давления. Вместе с тем на расстояниях свободного взаимодействия индуцируется благоприятный (отрицательный) градиент давления. Оба эффекта имеют одинаковые по порядку величины при углах атаки а Ке" Поэтому можно ожидать, что критическое значение угла атаки, при котором возникает отрыв пограничного слоя на верхней стороне пластины, а Ке" / в. Полное решение задачи из-за трудностей вычислений в работе [25] не получено. [c.248]

Рассматривается течение около точки отрыва ламинарного пограничного слоя в сверхзвуковом потоке на плоской пластине. Как известно, отрыв пограничного слоя наступает на гладкой поверхности тела с малой кривизной только при наличии положительного (неблагоприятного) градиента давления. На плоской пластине, обтекаемой безграничным равномерным сверхзвуковым потоком, направленным в невозмущенной области вдоль ее поверхности, градиент давления впереди препятствия или места падения ударной волны (рис. 1.1) может быть вызван только за счет изменения толщины вытеснения пограничного слоя. Поскольку этот индуцируемый градиент давления оказывает влияние на пограничный слой уже в первом приближении, то получается задача о взаимодействии такого же вида, как рассмотренная выше в 1.1. [c.28]

Отрыв пограничного слоя происходит в том случае, когда движение частиц жидкости в пограничном слое в такой степени замедляется под действием сил инерции, что течение вблизи поверхности меняет свое направление на противоположное. Эти эффекты торможения возникают из-за наличия в потоке положительных градиентов давления (градиентов противодавления). Такие значительные положительные градиенты давления, как те, которые могут возникнуть, например, при обтекании угла плохообтекаемого тела, приводят к отрыву потока. Посредством процессов, которые еще недостаточно ясны, отделившиеся слои образуют дискретные вихри, распространяющиеся в спутной струе позади плохообтекаемого тела (рис. 4.6). Естественно, что особенности этого течения в значительной степени зависят от числа Рейнольдса. [c.103]

В данной работе сделана попытка получить дифференциальное уравнение для , которое удовлетворяло бы следующим условиям во-первых, было бы достаточно простым и доступным для анализа не только численными, но и аналитическими методами во-вторых, чтобы это уравнение описывало достаточно широкий класс неавтомодельных турбулентных и переходных течений в следе, струе, канале и пограничном слое. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что уравнение для е может оказаться менее чувствительным к неточностям аппроксимаций и более универсальным, чем соотношения для е и L, которые используются во многих работах. Так, анализ известных данных о течении за решеткой [9], в том числе и при наличии градиента давления [10], показывает, что вдоль потока турбулентная вязкость остается приблизительно постоянной е = onst, а параметры е и L изменяются по весьма сложным законам [11]. На основе исследования смешения струй переменного состава [12] можно сделать вывод о том, что е практически не зависит от градиента плотности. Слабая зависимость е от эффектов сжимаемости при умеренных значениях числа Маха отмечается в работе [13]. Эти факты позволяют выбрать турбулентную вязкость в качестве характеристики, наиболее пригодной для обобщения экспериментальных и теоретических результатов. [c.548]

Однако самым примечательным и неожиданным является следующее обстоятельство на продольно обтекаемой плоской пластине указанный эффект отсутствует. Измерения И. Кестина, П. Ф. Медера и Г. Э. Ванга показали, что в области ламинарного пограничного слоя на плоской пластине степень турбулентности не оказывает никакого влияния на местное число Нуссельта. К такому же выводу, пришли А. Эдвардс и Б. Н. ФарберР ]. Эти результаты дают основание предполагать, что турбулентность внепшего течения влияет на местную теплопередачу только при наличии градиента давления. [c.298]

Сильное влияние градиента давления на устойчивость и на нарастание малых возмущений, предсказанное теорией устойчивости, очень хорошо подтверждено экспериментально Г. Б. Шубауэром и Г. К. Скрэмстедом в их работе, упомянутой в 4 главы XVI. На рис. 17.1 изображена осциллограмма пульсаций скорости в пограничном слое на плоской стенке при наличии градиента давления. Верхняя половина рисунка показывает, что падение давления на 10% от динамического давления влечет за собой полное затухание пульсаций. Из нижней же половины рисунка видно, что последующее повышение давления всего на 5% приводит не только к сильному нарастанию колебаний, но и к быстрому переходу ламинарной формы течения в турбулентную (необходимо обратить внимание на то, что две последние строки осциллограммы изображены в уменьшенном масштабе по сравнению с остальными строками). [c.452]

Наличие даже слабого скачка уплотнения приводит к резкому увеличению давления во внешнем потоке. Рост давления передается навстречу потоку по дозвуковой части пограничного слоя. Линии тока отклоняются от стенки, порождая в сверхзвуковой частя пограничного слоя семейство волн сжатия, которые распространяются во внешний поток и оказывают влияние на форму и интенсишность скачка уплотнения вблизи области взаимодействия. Продольный градиент давления в пограничном слое оказывается значительно меньше, чем во внешнем потоке. Если скачок слабый, то движение в пограничном слое происходит под воздействием небольшого положительного градиента давления и отрыв потока не происходит. С увеличением интенсивности скачка уплотнения во внешнем потоке возрастает градиент давления вблизи стенки и возникает отрыв пограничного слоя. При этом увеличивается отклонение линий тока в сверхзвуковой части течения, благодаря чему поддерживается необходимое распределение давления, соответствующее данной интенсивности скачка уплотнения. В зависимости от условий во внешнем потоке (интенсивности скачка уплотнения, местного числа М, ускоренного или замедленного характера течения) и формы обтекаемого тела возможны два случая. В первом случае поток после отрыва присоединяется снова к стенке. Сразу за скачком уплотнения возникают волны разрежения, как при обтекании внешнего тупого угла. В месте присоединения поток направлен под некоторым углом к стенке, поэтому здесь возникает новый скачок уплотнения, который может вызвать иногда новый отрыв пограничного слоя. Таким образом, могут появиться несколько 22 [c.339]

Итак, отрыв пограничного слоя обусловлен совокупным действием положительного градиента давления и вязкого пристенного трения. При отсутствии одного из этих факторов отрыва не происходит. Весьма наглядно это было продемонстрировано Г. Феттингером, результаты опытов которого показаны на рис, 8.28. Были исследованы и сопоставлены два течения вязкой жидкости, вблизи плоской стенки, поставленной нормально к потоку. В первом из них (рис. 8.28, а) вблизи критической точки поток свободно растекался в обе стороны. Несмотря на наличие положительного градиента давления, на участках линий тока перед критической точкой отрыва не возникало, поскольку здесь отсутствовало тормозящее влияние стенки. На участках линий тока за критической точкой движение происходило вдоль стенки, [c.349]

Структура атмосферы, профила темп-ры и давления похожи на юпитерианские, Темп-ра в тропосфере на уровне с давлением 1 атм составляет ок. 145 К и медленно понижается с высотой (с адиабатвч. градиентом 0,85К км 1). В тропопаузе при давлении ок. 0,1 атм вемп-ра прибл. 80 К. Ниже неё расположены облака, к-рые, вероятно, состоят на веек, слоёв считается, что верхний видимый слой образовав в осн. кристаллами аммиака, хотя этот факт нельзя считать окончательно установленным. Для атмосферы С. характерно наличие ряда динамич. образований (полос типа зон и поясов, пятен), роднящих его с Юпитером. Вместе с тем упорядоченная структура зон и поясов (отражающих систему планетарной циркуляции), а также наблюдаемых крупных пятен — овалов (ассоциируемых с крупными атм. вихрями) на С. выражена менее чётко из-за протяжённого слоя надоблачной мелкодисперсной дымки. Размеры динамич. образований (вихрей и струй) велики по сравнению со шкалой высот ( 60 км), но малы по сравнению с и меньше аналогичных образований на Юпитере. В то же время скорости ветра на экваторе С. в неск. раз превышают скорости атм. движений в приэкваториальной зоне Юпитера, достигая почти 500 м/с. Возможно, это связано с тем, что в систему циркуляции на С. вовлекаются более глубокие области атмосферы, где интенсивность передачи момента кол-ва движения в область экваториальных широт выше. Заметные различия динамики атмосфер С. и Юпитера определяются различием интенсивностей источников тепла в недрах этих планет, меньшим значением ускорения силы тяжести и большей толщиной наруншой непроводящей молекулярной оболочки С. По этой же причине для атмосферы С, характерна меньшая по сравнению с Юпитером роль в передаче кинетич. энергии Вихревых движений упорядоченным зональным течениям. [c.420]

Решение для области вязкого течения при наличии бокового градиента давления может быть получено в виде уравнения (22), т. е. без предварительного определения размеров области, в которой это решение применимо. В результате получается уравнение, аналогичное уравнению (24), с той разницей, что теперь уравнение уже не является однородным и будет содержать дополнительную константу. Следовательно, функции Виттакерса, появляющиеся в решении, не могут быть упрощены. Для получения решения неоднородного уравнения необходимо воспользоваться решением однородного уравнения в виде функции Грина. Однако это приводит к интегрированию функций Виттакерса, что является очень сложной задачей, которую можно решить, очевидно, только численным методом. Решение ограничивается областью 0решения задачи принимаем, что распределение скоростей в рассматриваемой области пограничного слоя можно описать полиномом [c.32]

НА фиг. I показано изменение по нормали к поверхности пористого цилиндра цроф1лей температуры при различных значениях вдува и градиента давления. Отчетливо видно,что цри безградиентномнградиентном течениях на пористой стенке при больших вдувах возникает тепловой слой оттеснения,в котором / =0. Важно отметить,что этот слой оттеснения цри наличии храдиента давления существует в условиях возвратного вихревого течения. В этом можно убедиться из анализа фиг. [c.52]

Численное регнение уравнений (4.1), (2.9) и (2.10) проводилось для течения в сопле с критической линией (вариант № 4). На рис. 2 приведено найденное распределение продольной составляющей скорости в пограничном слое при обтекании теплоизолированной (рис. 2, а) и сильно охлажденной поверхностей = 0.1 (рис. 2 6). Вблизи критической линии профиль скорости имеет максимум, который вызван наличием в пограничном слое отрицательного градиента давления, неуравновегненного центробежными силами. [c.539]

К сожалению, с помощью неразрушающих методов контроля, таких, как ультразвуковой контроль, трудно обнаружить несва-ренные участки небольших размеров. Как уже указывалось выше, заметное разупрочнение борного волокна происходит после выдержки в течение 1 ч при температуре 500° С, поэтому применяют температуры 450—500° С и время выдержки >0,5 ч. В случае применения коротких выдержек необходимы более высокие температуры. Давление прессования обычно не менее 700 кгс/см . При большом времени выдержки, чтобы избежать окисления бора, применяется вакуум 10 мм рт. ст. Было установлено, что давление прессования, превышающее 1400 кгс/см , приводит к разрушению волокон, особенно в перекрещивающихся слоях, имеющихся в изделиях сложной конфигурации. В таких изделиях, как лопатки вентилятора авиационного двигателя, из-за закрутки имеются прессуемые поверхности, расположенные под углом 40—45° к направлению прессования. Кроме того, в процессе прессования в закрытых пресс-формах наблюдается некоторая миграция материала матрицы, закручивание и изгиб волокон, происходящие в процессе заполнения пустот. Все эти факторы существенно изменяют поле давлений в заготовке. При прессовании лопаток возникающий градиент давлений иногда приводит к разрушению волокон и наличию несваренных участков. [c.440]

Этот метод широко известен как сравнительно простой метод определения точки отрыва турбулентного потока при наличии умеренного градиента давления. Денхофф и Тетервин [19] установили, что Н можно определить, зная профиль скорости, но невозможно доказать теоретически, что профиль скорости определяется через Я. Однако анализ большого количества экспериментальных данных показал, что Н однозначно определяет профиль скорости. Поэтому рассматриваемый метод основан на предположении, что однопараметрическое семейство кривых зависимости и1пе от //0 представляет д обой профили скорости турбулентного течения. Хотя и существует однозначная связь между Н и профилем скорости, определяющим фактором в установлении критерия отрыва является скорее скорость возрастания Я, чем сам этот параметр. Для вычисления параметров турбулентного пограничного слоя используются следующие уравнения одно теоретиче- [c.160]

При определении основного течения в наклонном конвективном пограничном слое важно учесть наличие поперечной составляющей подъемной силы, которая приводит к появлению продольного градиента давления. Течение, таким образом, вызьшается как продольной компонентой подъемной силы, так и продольным градиентом давления, вследствие чего при произвольном угле наклона автомодельное решение уравнений пограничного с]10я отсутствует. В предельном случае горизонтальной ориентации пластины (а = 90°) подъемная сила перпендикулярна слою и течение вызывается только одной причиной — продольным градиентом давлешя В этом случае имеется автомодельное решение (см. [40,41]) для пограничного слоя, структура которого отличается от описываемой формулами [c.222]

Привлекательность использования МГД эффектов для управления газодинамическим течением связана с возможностью целенаправленно изменять величину и направление МГД силы воздействием на поток магнитного и электрического полей. Однако при этом происходит перестройка всего течения, возникают зоны с большим положительным градиентом давления на стенках канала и отрыв пограничного слоя. Поэтому в 1960-70-х гг. исследование МГД пограничных слоев стало актуальной задачей. В ЛАБОРАТОРИИ получены основополагающие результаты в указанном направлении. А. Б. Ватажиным ([21 и Глава 12.2) рассмотрено течение в плоском диффузоре при наличии магнитного поля, создаваемого током, протекающим в вершине диффузора перпендикулярно плоскости течения. Диффузорное течение несжимаемой жидкости характеризуется наличием положительного градиента давления, приводящего при достаточно больших числах Рейнольдса или углах раскрытия диффузора к возникновению обратного гидродинамического течения. Магнитное поле позволяет предотвращать развитие таких течений. [c.518]

Такое течение реализуется в слое между двумя плоскостями, одна из которых движется в направлении оси л при наличии продольного градиента давления dpidx при а = 0 оно обращается в течение Пуазейля, а при а = 2 — в течение Куэтта. Устойчивость плос- кого течения Пуазейля—Куэтта по отношению к бесконечно малым возмущениям исследовали Поттер (1966), Рейнольдс и Поттер (1967), Хейнс (1967), получившие близкие результаты. Согласно этим авторам, при возрастании значения а > О значение Reer быстро возрастает и, по-видимому, обращается в бесконечность уже при а 0,55 — задолго до обращения течения в течение Куэтта при а = 2. [c.108]

Торможение потока перед препятствием вызывает повышение давления, которое при дозвуковом течении распространяется вверх по потоку. Распределение давления перед плоским уступом показано кривыми 1 и 2 на рис. 15.8. Пограничный слой перед препятствием (до точки S) развивается в условиях положительного градиента давления. Происходящая при этом деформация профилей скорости в пограничном слое также показана на рис. 15.8. Наличие трения в пограничном слое приводит к уменьшению полного давления струек газа. Оставшейся кинетической энергии частиц газа, движущихся вблизи стенки, недостаточно для преодо- [c.379]

При наличии в потоке продольного градиента давления местные условия течения в турбулентном пограничном слое зависят от предыстории развития пограничного слоя вверх по потоку от рассматриваемого сечения. Это обстоятельство затрудняет обобщение опытных данных с разными условиями развития пограничного слоя, точный учет которых не всегда представляется возможным. Необходимо принимать во внимание не только местный градиент давления dp/dx, но и распределение величиньгф/i/x вверх по потоку от измерительного сечения. [c.38]

Можно предположить, что одной из причин расхождения вязкости различных партий смазок является неконтролируемое содержание воздуха, механически увлеченного при гомогенизации смазок и находящегося в виде мельчайших пузырьков. Для проверки этого предположения были проведены специальные опыты со смазкой циатим-201. Смазка наносилась на стеклянную пластинку слоем в 3 мм, помещалась в вакуум-эксикатор, из которого непрерывно откачивался воздух в течение 1 часа. Остш-точное давление составляло 6—10 мм рт. ст., затем определялась вязкость смазки. Как показали опыты, вязкость практически не изменялась по сравнению с исходным значением. Например, исходное значение вязкости при 50° и градиенте скорости деформации 60 сек. равно 15,1 пуаз, а значение вязкости при тех же условиях, но при удалении воздуха из смазки — 15,0 пуаз при градиенте скорости деформации 1506 сек. и температуре 50° для этих двух образцов вязкость соответственно равна 1,19 и 1,17 пуаз. При 20° и градиенте скорости деформации 60 сек." исходное Значение вязкости равно 24,3 пуаза, а после удаления воздуха — 25,1 пуаза и т. д. Тал им. обрааом. наличие, механически увлеченного воздуха в смазке заметно не сказывается на эффективности вязкости. Различное значение вязкости разных партий смазки связано, по-видимому, с неточностью соблюдения технологического режима изготовления колебания температуры при варке смазки и при охлаждении ее, отклонения в соотношении между компонентами и др. Все эти отклонения, как правило, не регистрируются, поскольку они узаконены техническими условиями, с ними не считаются, но они, несомненно, оказывают влияние на структуру образующейся системы, а следовательно, на объемно-механические свойства. [c.435]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...