Вихревое течение жидкости

Глава 3. ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ И ВИХРЕВОЕ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ [c.128]

ВИХРЕВОВ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ [c.47]

Отметим, что предположение о сферической форме газового пузырька правомерно при достаточно больших Ке 600 (см. рис. 3). Поместим начало координат в центр пузырька. Скорость жидкости на бесконечном удалении от поверхности пузырька считаем постоянной величиной и обозначим через и (направление скорости совпадает с отрицательным направлением оси .). В фиксированной относительно газового пузырька снсте.ме координат функция тока 6 , соответствующая вихревым движениям газа внутри пузырька, вызванным внешним потенциальным течением жидкости, имеет вид [c.40]

Снова приходится подчеркнуть опасность вихревых образований при численных расчетах течений. Расчетам течений жидкости при корректной постановке задач способствуют должные свойства численных методов. Однако прихотливость возможных течений лишний раз предостерегает от того, что В. Набоков называл безответственным братанием с безднами. [c.212]

D гидродинамике увеличение скорости течения жидкости приводит к смене ламинарного режима течения турбулентным. До недавнего времени это отождествлялось с переходом от порядка к хаосу. В действительности же обнаружено, что в точке перехода происходит упорядочение, при котором часть энергии системы переходит в макроскопически упорядоченное вихревое движение. Завихрения в турбулентном движении являются, таким образом, диссипативными структурами. [c.275]

Течения жидкости, для которых rot У 0, т. е. если хотя бы одна из составляющих Шзс, ( у, Юг отлична от нуля, называются вихревыми. Потоки, для которых [c.50]

Заданный осесимметричный воздушный поток представляет собой течение жидкости, вызываемое прямолинейной вихревой нитью. Так как движение происходит одинаково во всех плоскостях, перпендикулярных вихревой нити, в данном случае достаточно рассмотреть плоское течение, создаваемое точечным вихрем. [c.62]

При больших числах Ре в потоке преобладают силы инерции, наблюдается вихревое турбулентное течение жидкости. [c.47]

В случае, если при разложении скорости по формуле (22.1) член а) X не равняется нулю, течение жидкости (или газа) называется вихревым, для его характеристики в гидродинамике принято исполь- зовать не вектор угловой скорости ш, а связанный с последним так называемый вихрь. [c.72]

Подобно полю скоростей вихревое поле будет неизменным во времени при установившемся течении жидкости. [c.73]

Полученные равенства действительны для течения невязких жидкостей и газа. При этом течение может быть как установившимся, так и не установившимся, потенциальным или вихревым плотность среды может быть как постоянной, так и зависящей от давления. При течении жидкости должно удовлетворяться условие сплошности [c.83]

Вихревым называется течение жидкости, при котором ее частицы кроме переносного движения и деформации участвуют во вращении. Такое движение частиц жидкости было рассмотрено в 11. Приведем определения, используемые при изучении вихревого течения. [c.143]

Во многих случаях течения жидкостей образуются ограниченные вихри. В природе — это, например, смерчи, возникающие при порывах ветра. Моделью подобных вихрей является вихревая трубка. Теория вихрей основывается на теоремах Гельмгольца. [c.147]

Сопротивления при обтекании твердого тела (кроме пластины, ориентированной вдоль векторов скорости набегающего потока) жидкостью или газом определяются не только касательными напряжениями, возникающими на твердой границе, но и влиянием образующейся за телом области вихревого течения. Образование этой области связано с явлением отрыва пограничного слоя. [c.246]

На рис. 5.4, а показана структура потока, проходящего через диафрагму, на рис. 5.4, б — распределение давления на стенке трубопровода. При течении жидкости через диафрагму линии тока поджимаются к центру, а в углах образуются вихревые об- [c.42]

Для интенсивных вихрей характерно появление больших разрежений вблизи центра вихря. Эффекты разрежения в центре вихрей часто наблюдаются при различных течениях жидкости. Появлением разрежений в вихревых движениях можно объяснить, например, образование углублений воронкообразной [c.296]

Н. Е. Жуковский рассматривал установившиеся плоскопараллельные обтекания цилиндрического крыла бесконечного размаха поступательным набегающим потоком с постоянной скоростью. При решении плоской задачи о потенциальном обтекании несжимаемой жидкостью цилиндрического крыла можно найти в двусвязной области потенциального потока решение с циркуляцией, отличной от нуля по контуру, охватывающему крыло. Соответствующий потенциал оказывается многозначным. При непрерывном кинематическом продолжении рассматриваемого обтекания на всю плоскость в соответствии с теоремой Стокса внутри крыла получается вихревое течение. [c.300]

Если -б>>бп, течение в вязком подслое нарушается, происходит отрывное, вихревое обтекание бугорков шероховатости. Турбулентные пульсации у стенки, особенно у вершин бугорков, увеличиваются. Так как при турбулентном течении жидкости основное термическое сопротивление передаче тепла сосредоточено в подслое, то изменение течения приводит к увеличению теплоотдачи. При ламинарном течении коэффициент теплоотдачи н гидравлическое сопротивление не зависят от относительной шероховатости. В этом случае теплоотдача может увеличиваться за счет того, что шероховатая стенка имеет большую поверхность теплообмена, чем гладкая (эффект оребрения). [c.220]

Для того чтобы определить влияние периодического возмущения скорости на осредненную по времени теплоотдачу, необходимо мгновенные значения тепловых потоков, температуры жидкости и стенки проинтегрировать по всему циклу колебаний. Согласно приведенной выше методике расчета нестационарная теплоотдача практически симметрична как относительно продольной оси х, так и относительно полупериода колебаний. Следовательно, средняя теплоотдача практически мало отличается от соответствующего стационарного значения. Такая ситуация может иметь место только при сравнительно малых значениях относительной амплитуды и частоты колебаний. При сравнительно больших амплитудах колебаний, во-первых, в канале могут возникать обратные или вихревые течения, а во-вторых, в пределах цикла колебаний может возникать переход ламинарного течения в турбулентное. Такая ситуация возникает в том случае, если в момент ускорения потока мгновенная средняя скорость жидкости достигнет значения, которое соответствует критическому числу Рейнольдса (Re > [c.133]

Известная роль в образовании циркуляций на входе принадлежит вихрям, возникающим у кромок языковых шиберов вследствие явно недостаточной обтекаемости последних. По мере удаления от входа эти вихревые течения затухают благодаря вязкости жидкости. [c.152]

Характер поперечного смывания одиночных труб зависит от числа Рейнольдса. При малых числах Рейнольдса (порядка нескольких единиц) наблюдается безотрывное смывание поверхности труб потоком жидкости. При больших числах Рейнольдса плавно омывается лишь фронтовая половина. В кормовой части трубы вследствие отрыва пограничного слоя жидкости от поверхности возникает сложное вихревое течение, причем если пограничный слой у поверхности имеет ламинарное движение, то угол от лобовой точки трубы до места отрыва составляет значение порядка 80°. Когда характер движения пограничного слоя становится турбулентным, этот угол увеличивается. [c.186]

Из сравнения (2. 7. 17) с формулой для коэффициента сопротивления сферического нузырька (2. 3. 32) видно, что деформация его поверхности увеличивает сопротивление пузырька потоку жидкости пропорционально (в гинейном приближении) числу We. С ростом числа We форма поверхности пузырька может значительно отклоняться от сферической. Экспериментальные исследования [24] показывают, что в этом случае за пузырьком обра зуется гидродинамический след, в котором происходят вихревые течения жидкости (рис. 19). Теоретический анализ движения больших газовых пузырьков в жидкости очень сложен. Однако, используя упрощенную модель такого течения, можно определить соотношение, связывающее скорость подъема пузырька с радиусом кривизны его поверхности вблизи точки набегания потока. Эта задача впервые была решена в работе [24]. Рассмотрим носта-новку и решение этой задачи. Выберем систему координат так, как это показано па рис. 20. Предположим, что верхняя поверхность пузырька является сферической с радиусом кривизны Я. Нижнюю поверхность пузырька будем считать плоской. [c.69]

В соответствии со сделанными предположениями для рассматриваемого вихревого течения жидкости, можно записать уравне-HPie Бернулли, которое примет вид [c.211]

Вихревое течение жидкости по сфере впервые рассматривалось русским гидромехаником И. С. Громекой в [6], где он получил необходимое условие для движения вихрей, согласно которому сумма их интенсивностей должна равняться нулю. Современное исследование этой проблемы содержится в работах В. А. Богомолова [2, 3], где введено понятие о точечных особенностях (вихрях, источниках и стоках) на сфере, получены уравнения динамики системы точечных вихрей и интегралы движения, аналогичные [c.376]

Уравнение Бернулли (4.48) остается справедливым и для вихревого течения жидкости, когда определитель (4.41) равен нулю в следствие пропорциональности его строк 1) первой и третьей дх1и = с1у1 и = с1г1хю),2) второй и третьей = = пер- [c.79]

Чтобы выяснить особегпюсти обтекания тела вязкой жидкостью, вернемся к уже рассмотренному случаю обтекания цилиндра невязкой жидкостью и посмотрим, какие изменения в эту картину должны внести силы вязкости. В набегающем потоке (рис. 326) картина будет такой же, как и при обтекании цилиндра невязкой жидкостью, т. е. аналогичная изображенной па рис, 324. Однако при дальнейшем течении жидкости от точки А к точкам А и А", вследствие действия сил вязкости в пограничном слое, частицы жидкости, идущие из области АА и АА", теряют скорость и приходят в области jB и С с меньшими скоростями, чем в случае отсутствия сил вязкости. Потеря скорости на участках АА и А А" приводит к тому, что поток, обтекающий цилиндр, не может проникнуть в области D D и D"D. В результате вблизй точек D и D" происходит отрыв потока от поверхности цилиндра. В этом и заключается существенное изменение картины обтекания цилиндра, вносимое силами вязкости. В отличие от невязкой жидкости, полное обтекание цилиндра вязкой жидкостью оказывается невозможным. Позади цилиндра образуется область, в которую потоки, обтекающие цилиндр, не проникают и в которой движение жидкостей носит совсем особый характер —возникают вихревые [c.547]

Помимо мембранной аналогии Прандтля имеют место гидродинамические аналогии с ламинарным течением вязкой жидкости (аналогия Буссинеска), с потенциальным течением идеальной несжимаемой жидкости (аналогия Томсона и Тета) и аналогия Гринхилла с вихревым течением идеальной несжимаемой жидкости. [c.151]

Течение жидкости может быть вихревым или безвихревым (потенциальным). Исследование безвихревого потока можно свести к нахэждению так называемой потенциальной функции (или потенциала скоростей), знание которой позволяет полностью рассчитать поле скоростей различных течений. Для некоторых видов вихревого потока определение его кинематических характеристик можно свести также к отысканию одной неизвестной функции — функции тока. Следовательно, нахождение потенциала скоростей и функции тока — важнейшая задача аэродинамики. В связи с этим предлагается ряд вопросов н задач, связанных с нахождением потенциальной функции и функции тока, а также построением кинематического характера течения и опре- делением поля скоростей для случаев, когда эти функции известны. [c.40]

Для выявления характера течения жидкости (потенциального или вихревого) необходимо найти значения вихря rot У (или его составляющих ю , Ыу, Юг)-Так как рассматриваемый поток плоский, то Юж = ю = 0 и для анализа течения достаточно определить = 0,5(дУу/дх — дУJdy). [c.50]

При турбулентном режиме течение жидкости вихревое, с непрерывным перемешиванием всех слоев жидкости (от лат. turbulentus - бурный, беспорядочный). [c.40]

Если, например, твердое тело приводится в движение в покоящейся реагирующей жидкости, то течение жидкости вначале будет безвихревым, затем в жидкости в окрестности твердого тела возникнет вихревая пелена, которая будет диффундировать во внешний поток, в результате чего вб и-зи тела образуется пограничный слой газа. Для описания течения в пограничном слое при обтекании тела вязкой несжимаемой жидкостью начальные условия записываютсг в виде (5.5.1), но вместо индекса н следует использовать 1[н-декс е, который означает, что в качестве начальных условий принимаются параметры для безвихревого течения невязкой жидкости. [c.209]

При турбулентном движении течение жидкости неупорядоченное, вихревое (от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), с хаотично [c.117]

Характер поперечного омывання одиночных труб зависит от числа Рейнольдса. При малых числ.и Рейнольдса (Re S) наблюдается безотрывное омывание поверхпостн труб потоком жидкости. При больших числах Рейнольдса плавно омывается лишь фронтовая половина. В кормовой части тру( Ы вследствие отрыва пограничного слоя жидкости от поверхности нозникает сложное вихревое течение. Когда движение пограничного слоя становится турбулентным, область вихревого течения уменьшается, а безотрывного—увеличивается. [c.250]

При свободном движении жидкости в пограничном слое температура жидкости изменяется от t до а скорость —от нуля у стенки, проходит через максимум и на большом удалении от стенки снова равна нулю (рис. 3-25). Вначале толщина нагретого слоя мала и течение жидкости имеет струйчатый, ламинарный характер. Но по направлению движения толщина слоя увеличивается, и при определенном ее значении течение жидкости становится неустойчивым, волновым, локонообразным и затем переходит в неупорядоченно-вихревое, турбулентное, с отрывом вихрей от стенки. С изменением характера движения изменяется и теплоотдача. При ламинарном движении вследствие увеличения толщины пограничного слоя коэффициент теплоотда- [c.88]

Подчеркнем еще раз, что если при течении в криволинейном канале отрывы приводят к интенсивной конденсации пара, то в потоке недогретой жидкости отрывы вызывают интенсивное парообразование. Опыты показали, что при различных начальных параметрах распределение давлений сохраняется качественно неизменным. Однако обнаружено значительное влияние геометрического параметра bifa на коэффициент сопротивления канала и его зависимость от недогрева АГн. Соответствующие графики приведены на рис. 7,19, а в виде зависимости относительного коэффициента сопротивления = от недогрева, где — коэффициент сопротивления канала в однофазной среде. Кривые расслаиваются п( геометрическому параметру Ь при относительном недогреве ДГн 30-10 з. Можно полагать, что при малых недогревах, в канале последовательно формируется пузырьковая, а затем и парокапельная структура коэффициенты потерь при этом достигают максимальных значений. Источниками дополнительных потерь кинетической энергии являются интенсификация вторичных вихревых течений, расширение отрывных зон, фазовые переходы, взаимодействие фаз, неравновесность и метастабильность процесса. [c.258]

Представим себе текучую среду в виде жидкости вихревой структуры, т. е. совокупность вихревых шнуров, движущихся поступательно. Известно, что решение уравнения Эйлера для вихревых течений приводит к теореме Гельмгольца о сохранении вихревых линий. Однако этот вывод находится в противоречии с опытом. На основе уравнения Эйлера нельзя объяснить процесс возникновения и исчезновения вихрей. Решения Навье —Стокса объясняют процесс затухания вихрей, а не процесс их образования. Поэтому возникает проблема обобщения уравнения Навье—Стокса. Впервые на это обратил внимание Н. П. Кастерин [Л.1-18]. Он предложил вихревую модель жидкости. [c.49]

В шахматных пучках распределение теплоотдачи по периметру труб для всех рядов оказывается качественно одинаковым с распределением для одиночной трубы. Количественно она увеличивается с номером ряда вследствие турбулизирующего воздействия предшествующих рядов трубного пучка. Однако этот процесс быстро стабилизируется. Поэтому начиная с 3—4-го ряда и дальше теплоотдача как шахматных, так и коридорных пучков практически остается неизменной с увеличением числа рядов, при этом с увеличением критерия Рейнольдса разница в теплоотдаче второго и третьего, а также глубинных рядов уменьшается. При Не>105имест место возрастание области безотрывного обтекания и уменьшение вихревой области, что приближает рассматриваемый процесс к процессу, имеющему место при турбулентном течении жидкости внутри труб. Для последних число Рейнольдса входит в критериальные уравнения в степени 0,8. К этой величине и стремится указанный показатель степени в критериальной зависимости для трубных пучков. При Re 10 показатель степени / 0,6—0,65, [c.187]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...