Конвективные пограничные слои

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]

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]

Конвективный пограничный слой [c.356]

КОНВЕКТИВНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ [c.357]

КОНВЕКТИВНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ слои 359 [c.359]

Поставленная краевая задача определяет характеристические возмущения в конвективном пограничном слое и соответствующие фазовые скорости с. Из условия обращения в нуль мнимой части с может быть найдена граница устойчивости течения (критическое число Рейнольдса). [c.359]

КОНВЕКТИВНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ слои [c.363]

Таким образом, переход по мере увеличения числа Прандтля к неустойчивости типа нарастающих бегущих тепловых волн к настоящему времени отчетливо прослежен на примере трех стационарных течений конвективного течения между плоскостями, нагретыми до разной температуры течения, создаваемого внутренними источниками тепла конвективного пограничного слоя у нагретой пластины. Этот переход, несомненно, специфичен для произвольных конвективных течений. [c.390]

Конвективные пограничные слои [c.217]

Назовем появившиеся в последнее время новые работы по устойчивости конвективного пограничного слоя при наличии продольного вынужденного течения для вертикальной [11], наклонной [12] и горизонтальной [13] поверхности, а также зависимости вязкости и коэффициента теплового расширения от температуры [14, 15]. [c.290]

Термическое сопротивление Rk можно уменьшить различными способами, воздействуя на любую из составляющих Ru / 2- Как отмечалось в 9.2, интенсифицировать конвективный теплообмен и уменьшить можно путем увеличения скорости движения теплоносителя, турбулизации пограничного слоя и т. д. Термическое сопротивление теплопроводности Rx зависит от материала и толщины стенки. Однако прежде чем выбирать методы воздействия на процесс теплопередачи, необходимо установить вклад отдельных составляющих Ra, Ri. и Ra2 в суммарную величину Rk. Естественно, что существенное влияние на Rk будет оказывать уменьшение наибольшего из слагаемых. В широко используемом в технике процессе передачи теплоты от капельной жидкости к газу через металлическую стенку наибольшее термическое сопротивление имеет место в процессе теплоотдачи от газа к стенке Ra2, а остальные термические сопротивления Ra.[ и Rx пренебрежимо малы по сравнению с ним (см. пример 12.2). [c.100]

Баскаков и Супрун [75], основываясь ла аналогии между процессами конвективного теплообмена и массо-обмена, связь между которыми для ламинарного пограничного слоя на пластине (при Re<10 ) описывается уравнением [c.61]

Если речь идет о конвективном теплообмене, естественно и обращение к уравнениям конвективного переноса и, в частности, как это сделали авторы [63, 89], к аналогии с. теплоотдачей пластины при ламинарном пограничном слое, что приводит к выражению [c.91]

Приведенный выше анализ дает основание полагать, что процесс конвективного теплообмена между поверхностью и слоем крупных частиц происходит при турбулентном течении газа с высокой степенью турбулентности. При этом частицы, находящиеся у теплообменной поверхности, играют роль турбулизатора. Как и в [73, 89], принято, что формирование пограничного слоя у поверхности происходит заново после каждой частицы. Однако в отличие от [73, 89] средний коэффициент теплообмена определяется по аналогии со случаем течения вдоль пластины при турбулентном пограничном слое, т. е. по уравнению [c.93]

Теоретическое рассмотрение задач конвективного теплообмена основывается на использовании понятия пограничного слоя, введенного Л. Прандтлем в начале нынешнего столетия. [c.404]

Уравнение конвективной диффузии, описывающее массоперенос в диффузионном пограничном слое в переменных (6. 4. 9), (6. 4. 10), преобразуется к виду [c.255]

Для уравнений, описывающих конвективный массоперенос во внешнем и внутреннем диффузионных пограничных слоях (зоны VI II VII), ставятся следующие граничные условия [c.262]

В настоящем разделе в рамках ячеечной модели (см. разд. 3.3) будут рассмотрены постановка и решение задачи о массообмене между пузырьком газа и жидкостью в условиях стесненного обтекания. Как и в разд. 3.3, будем предполагать, что все пузырьки газа являются одинаковыми, сферическими, значения критериев Ре и Ве удовлетворяют следующим условиям Ре 1. Ве 1. В этом случае вблизи поверхности газовых пузырьков образуется тонкий диффузионный пограничный слой, в пределах которого в основном осуществляется перенос целевого компонента (см..раздел 6.3). Уравнение конвективной диффузии тогда имеет вид (б. 4. 23) [c.296]

Пограничный слой представляет собой подобласть, в которой произведение малого параметра на производные сравнимо по абсолютной величине с конвективными членами уравнений. В обычных независимых переменных, например, декартовых, пограничный слой или прилегает к обтекаемым стенкам, к которым жидкость прилипает, или разделяет подобласти регулярного решения. Здесь в плоском и осесимметричном случаях проводится замена переменных, при которой обычный пограничный слой переходит в область регулярного решения, а область регулярного решения может перейти в пограничный слой [2]. [c.179]

На рис. 5.2 изображено температурное поле в жидкости при теплоотдаче, когда пограничный слой имеет турбулентный характер. Резкое изменение температуры в ламинарном подслое свидетельствует о большом термическом сопротивлении этой части потока. В турбулентной части потока, где решаюш,ую роль играет конвективный перенос теплоты, наблюдается слабое изменение температуры по толщине слоя жидкости. [c.307]

Температурный градиент в пограничном слое определяет конвективный тепловой поток от горячего газа к стенке. Кроме того, горячий газ может передавать теплоту стенке путем излучения. [c.475]

Заградительное охлаждение может использоваться одновременно с конвективным. При этом стенка омывается охлаждающим газом с обеих сторон (рис. 16.8). Такое охлаждение называют комбинированным. В этом случае на основном участке смешения температура в пограничном слое со стороны горячего газа выше температуры холодного воздуха. Поэтому через охлаждаемую стенку передается теплота и температура стенки ниже, чем в случае использования только заградительного охлаждения. [c.482]

Известно, что затупленную поверхность можно считать оптимальной с точки зрения теплообмена, однако при этом затупленный носок испытывает наиболее интенсивное тепловое воздействие. В связи с этим здесь отражены вопросы, связанные с определением теплового (конвективного и радиационного) потока к затупленным носовым частям тел различной конфигурации (сферический носок, плоский торец). Приведены примеры расчета, в которых дана оценка влияния завихренности потока за криволинейной ударной волной на теплопередачу. Кроме того, ряд вопросов и задач посвящен расчету равновесной температуры поверхности летательных аппаратов в различных газодинамических условиях, в том числе и с учетом влияния диффузии в пограничном слое. [c.670]

Пограничные слои, образующиеся при нагревании н сливакнциеся в верхней части цилиндра. Частицы пластика, освещаемые в воде, демонстрируют структуру линий тока в условиях, когда ламинарные свободно-конвективные пограничные слои с обеих сторон цилиндра соединяются и образуют факел. Отрыва в потоке, по-видимому, не происходит. [Pera, Gebhart, 1972] [c.123]

Неустойчивость конвекции от вертикальной пластинки. Колеблющаяся лента помещена в ламинарный свободно-конвективный пограничный слой на нагреваемой электрическим током фольге в атмосфере азота при давлении 16 атм. Иигерфе-рограммы, растянутые по ширине в шесть раз, де- [c.127]

Таким образом, возникающий при больших числах Рэлея конвективный пограничный слой охватывает изотермическое ядро, вращающееся с однородным вихрем скорости, что согласуется с известной гипотезой Батчелора [5 ] (в отличие от случая подогрева [c.167]

Экспериментальное исследование устойчивости конвективного пограничного слоя возле наклонной нагретой пластины проводилось в работах р. 56] в работах обнаружено, что при наклоне пластины к вертикали на некоторый угол (порядка 15° в воде) происходит смена формы неустойчивости — от горизонтальных валов (плоские волны Толмина — Шлихтинга) к продольным валам (пространственные возмущения). Смена формы неустойчивости, по-видимому, связана с появлением поперечной неустойчивой стратификации и связанного с ней конвективного механизма неустойчивости (см. 47). [c.364]

Аналогичные особенности — переход при увеличении числа Прандтля к неустойчивости типа бегущих тепловых волн и формирование замкнутой петли на нейтральной кривой — обнаружены Хибером и Гебха ртом [25.26] исследовании устойчивости конвективного пограничного слоя возле вертикальной пластины с однородным тепловым потоком. [c.390]

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]

Поставленная в этом параграфе задача устойчивости относится к однородному по 2 основному плоскопараллельному течению (1.13). Оно может быть реализовано в средней (удаленной от торцов) части достаточно протяженного в вертикальном направлении слоя. Ддя пол)Д1ения оценки условия реализации этого течения можно воспользоваться соображениями Бэтчелора [13]. Представим себе слой конечной высоты 21 и толищны 2/г. Вдоль нагретой (левой) стенки, начиная с ее нижней кромки, развивается восходящий конвективный пограничный слой, толщина которого растет с высотой 2 ПО закону 2 (см. 32). Аналогичным образом вдоль холодной (правой) стенки развивается нисходящий слой. Смыкание этих слоев в среднем по высоте сечении означает, в сушдости, появление начального учасжа плоскопараллельного течения. Искомым необходимым условием [c.13]

В первых теоретических работах по устойчивости конвективного пограничного слоя (основные из них [34—36]) применялся упрощенный подход. Прежде всего использовалось так назьшаемое параллельное приближение, согласно которому задача устойчивости ставится так же, как в случае плоскопараллельного течения, т.е. полностью пренебрегается поперечной составляющей скорости основного течения 1>ох- Кроме того, в цитированных работах задача решается в чисто гидродинамической постановке, при которой, как уже неоднократно говорилось, не учитьюается слагаемое с возмущением температуры в уравнении движения, а уравнение переноса тепла не рассматривается вовсе. [c.220]

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]

Теоретическое и экспериментальное изучение возмущений в пограничном слое возле пластины с заданным теплопотоком продолжено в ряде работ (см. обзорные статьи Гебхарта [54, 55]). Расчет границы устойчивости конвективного пограничного слоя возле пластины с произвольным углом наклона к вертикали и заданным тепловым потоком проведен в рамках непараллельного подхода в работе [84] результаты в общем аналогичны полученным в [42,43] для изотермической пластины. [c.225]

Мы не останавливаемся здесь на обсуждении влияния различных осложняющих факторов на устойчивость конвективных течений погранслойного типа. Ограничимся лишь перечислением некоторых из этих факторов и указанием основных работ, в которых можно найти библиографию. Исследованию устойчивости течений при наличии вертикальной стратификации жидкости посвящены работы [64—66]. Неустойчивость комбинированных (свободных и вынужденных) течений изучалась в [67-69]. Влияние кривизны вертикальной поверхности рассматривалось в [70] на примере конвективного пограничного слоя на вертикальном цилиндре. Эффекты неоднородности состава (бинарная смесь) обсуждались в [71]. Особенности возникновения неустойчивости течения воды с учетом инверсии теплового расширения послужили предметом рассмотрения в работе [72]. В [73] изучалась устойчивость пограничного слоя конвективной фильтра- [c.226]

Выше речь шла об устойчивости конвективных погранслойных течений в неограниченном объеме. Особую (и притом значительно более сложную) проблему составляет задача устойчивости замкнутого конвективного пограничного слоя, который возникает в полости при больших разностях температур. Как показывает эксперимент [77, 78] и численное моделирование [79], при больших числах Грасгофа конвективное течение приобретает асимптотический характер образуется замкнутый пограничный слой возле границ, охватывающий практически неподвижное устойчиво стратифицированное ядро. Сведения об устойчивости такого пограничного слоя и ядра к настоящему времени получены экспериментальными или численными методами. [c.227]

В.Д. Зимин и В.Г. Шайдуров [82] в экспериментах с водой в прямоугольной полости изучали неустойчивость конвективного пограничного слоя и ядра при комбинированном боковом и вертикальном нагреве В обследованной области параметров выделены три режима — устойчивый стационарный, волновые возмущения в замкнутом пограничном слое и режим турбулизованного ядра, обусловленный неустойчивой стратификацией. [c.227]

Рассмотрим сначала задачу о стационарном массообмене между жидкостью и газовым пузырьком, форма которого слабо отличается от сферической. Буде.м предполагать Ре 1. Поскольку толщина диффузионного пограничного слоя 8 много меньше радиуса кривизны пузырька, можно рассмотреть уравнение конвективной диффузии внутри пограничного слоя, предполагая, что межфазная поверхность на расстояниях порядка является п.лоской. Выберем систему координат так, как это показано на рис. 79. Обозначим соответствующие компоненты скорости жидкости и Уравнение стационарной конвективной диффузии внутри"пограничного слоя в этом случае имеет следующий вид [c.254]

Поскольку в рассматриваемой системе Ве 1, То Ре 1. В этом случае можно утверждать, что основная масса целевого компонента из указанных пограничных слоев III, V будет сноситься конвективным течением в узкую область вблизи поверхности сферы, отделяющей зону циркуляционного течения жидкости от остальной области. При этом целевой компонент пз области III сносится в область VI, примыкающую к сферической поверхности с внешней стороны, а из области V — в область VII, примыкающую к сферической поверхности с внутренней стороны. Вблизи задней критической точки циркуляционного течения (точка В) поток жидкости, текущей вблизи границы зоны циркуляционного течения, раздваивается. При этом целевой компонент, находившийся в зоне VI, далее переносится в зону диффузионного следа VIII, а целевой компонент из зоны VII переносится в область внутреннего следа, расположенного внутри циркуляционной зоны вблизи оси симметрии (зона IX). Вблизи задней критической точки пузырька (точка А) область внутреннего следа сли- [c.258]

Во второй главе в разд. 2.9 была решена задача о движении газового пузырька в жидкости при наличии однородного постоянного электрического поля. Используя результаты решения этой задачи в соответствии с [97], в данном разделе будет дан теоретический анализ процесса массообмена между пузырьком газа и жидкостью при тех же условиях движения фаз. Будем предполагать, что концентрация целевого компонента сначала была постоянной и однородной величиной в обеих фазах. В момент времени =0 на бесконечном удалении от поверхности пузырька концентрация целевого компонента в жидкости скачком изменилась. Как и в разд. 6.3, будем считать, что основное сопротивление мас-сопереносу сосредоточено в тонком пограничном слое вблизи поверхности газового пузырька. В этом случае уравнение конвективной диффузии будет иметь вид (6. 3. 4) [c.271]

Аналогичное уравнение конвективной диффузии можно записать для области пространства внутри газового пузырька, если выполняется предположение о том, что значение критерия Рер велико и внутри газового пузырька основное сопротивление мас-сопереносу также сосредоточено внутри тонкого диффузионного пограничного слоя. [c.272]

Для нахождения диффузионного потока целевого компонента на поверхности газового пузырька рассмотрим уравнение конвективной диффузии (6. 4. 1). Будем считать, что процесс массопере-носа является установившимся. Предположим, что значение критерия Ре достаточно велико. Тогда толщина диффузионного пограничного слоя на поверхности газового пузырька мала. Выберем систему координат так, как это показано на рис. 79. С учетом сделанных предположений можно записать приближенные равенства [c.289]

Вопрос о характере неустойчивости пограничного слоя по отношению к бесконечно малым возмущениям (абсолютном или конвективном) еще не имеет полного решения. Для профиля скоростей без точки перегиба неустойчивость является конвективной в той области значений R, где обе ветви нейтральной кривой (рис. 29, а) близки к оси абсцисс (сюда относится то же самое доказательство, что и для плоского пуазейлевого тече- [c.240]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...