Распределение скоростей в начальном участке турбулентного течения

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ В НАЧАЛЬНОМ УЧАСТКЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ 57 [c.57]

Дадим прежде всего качественное описание структуры затопленной свободной, т. е. не стесненной стенками, турбулентной струи, вытекающей из плоского или круглого сопла (рис. 9.7). Если сопло надлежащим образом профилировано, то распределение скоростей в его выходном сечении будет равномерным. По мере продвижения струи происходит ее торможение окружающей жидкостью и наряду с этим вовлечение последней в движение. Поэтому на некотором расстоянии 1 поперечное сечение ядра течения с равномерным распределением скоростей уменьшается до нуля, а вокруг него образуется струйный пограничный слой, в котором скорость асимптотически изменяется от значения Ыд до нуля при удалении от оси струи. Участок длиной состоящий из ядра и струйного пограничного слоя, называют начальным участком свободной струи. За сечением х — лежит относительно небольшой переходный участок. [c.378]

Рассмотрим течение газа в начальном участке цилиндрической трубы (рис. 7-22). Распределение скоростей и температур на входе в трубу принимаем равномерным по сечению. Будем считать, что динамический и тепловой турбулентные пограничные слои нарастают с начального сечения трубы одновременно. [c.155]

В дальнейшем выбор углов Р и а (рис. 7.1, а) основан на использовании следующих данных. Определение угла р/2 связано с заданием границы начального участка струи. Граница начального участка определяется тем, что до значения /г = /гн скорость на оси струи Vo равна скорости в выходном сечении сопла Оо, а при /г>/1н скорость Уос изменяется, уменьшаясь с увеличением Н. Скорости течения в выходном сечении сопла условно принимаем одинаковыми для всего сечения. Влияние неравномерности распределения скоростей в выходном сечении сопла и степени турбулентности потока на характеристики струи учитывается вводимым далее коэффициентом структуры струи а. На рис. 7.2, а приведены обобщенные характеристики изменения Уос/уо= = ф(2а/г/с о) для струи круглого сечения [3]. Здесь о — диаметр сопла. Характеристика построена на основании обработки опытных данных, полученных рядом экспериментаторов точки характеристики, обозначенные цифрами /, 2, 3, 4, 5, отражают соответственно данные работ [66, 118, 113, 43, 40]. Для точек характеристики, отвечающих различным первичным опытным данным, указываются следующие значения коэффициента а в двух случаях а = 0,066, в одном —а = 0,07 и в двух случаях а=0,076. Этим коэффициентам а отвечают соответственно следующие отношения максимальной и средней по сечению скоростей в выходном сечении сопла Уо,тах/Уо=1 1.1 и 1,25. В сред- [c.60]

Влияние на характеристики свободной турбулентной струи числа Маха потока в выходном сечении сопла. Характеристики струй, перегороженных стенками. Согласно теории турбулентных струй [3] распределение скоростей в поперечных сечениях пограничного слоя начального и основного участков свободной турбулентной струи следует приводившемуся уже ранее уравнению (7,4) в области дозвуковых и при сверхзвуковых скоростях течения в струе. На рис, 22,1, а показано распределение скоростей течения в сечениях пограничного слоя начального участка струи при числах Маха Mq для выходного сечения сопла, равных 1,5 и 3. Точки на графике соответствуют опытным данным точки 1 и 2 получены при Mq = 1,5, соответственно для h/do, равных 4 и 2 точки 3 — при Мо=3 для h/do=i. Показанная на [c.232]

Рассматривалось течение газа в начальном участке цилиндрической вставки и кольцевом зазоре. Распределение скорости на входе в трубку и в зазор принималось равномерным по сечению. Динамический турбулентный пограничный слой нарастал от начального сечения как трубки, так и кольцевого зазора вниз по потоку. Для оценки скорости течения численным методом решались уравнения расхода и импульсов [2] [c.207]

Все полученные выше формулы для распределения скоростей, коэффициентов турбулентной вязкости и сопротивления относятся к основному участку трубы, т. е. к течению жидкости с установившимся, не меняющимся вдоль трубы, профилем скоростей. В связи с этим возникает вопрос о величине начального участка трубы. [c.436]

Длина начального участка в наших исследованиях, как показали измерения, при всех режимах не превышала величины 0,3-f-0,7 и. Рабочим участком канала считалась часть канала, заключенная между сечением, удаленным от входа на расстояние 0,7 ж, и сечением, удаленным от выхода на 0,4 м. В опытах изучалось лишь установившееся движение воздуха. При анализе потерь давления вдоль канала использовались лишь данные, полученные на рабочем участке канала. В середине рабочего участка на статоре был установлен датчик тангенциального трепия. Профили скоростей измерялись по всей длине канала через каждые 300 мм, что давало возможность проследить трансформацию профилей на начальном участке и выявить зону установившегося течения. Распределение статических давлений на рабочем участке канала имело линейный характер. Для участка установившегося движения при чисто турбулентном режиме течения воздуха значение коэффициента осевого трения вычислялось по формуле [c.410]

При моделировании плоских турбулентных струй предположение о наличии плоскости симметрии для мгновенного течения приводит к практически полному отсутствию перемешивания вихревых структур разного знака, которые формируются по обе стороны от плоскости симметрии. В качестве примера на рис. 6.6 представлены вихревые структуры плоской струи в фиксированный момент времени для симметричного и асимметричного случаев. Во втором из них, в полном соответствии с экспериментом, наблюдается интенсивное перемешивание сгустков завихренности разных знаков. Приведенные на рис. 6.7 распределения средней скорости вдоль оси струи, рассчитанные при симметричном и асимметричном расположении вихревых структур, показывают, что только во втором случае данные расчета согласуются с экспериментом как в начальном, так и в основном участках струи [6.2]. [c.160]

Рассмотрим поток жидкости, текущей вдоль твердой границы. Как указывалось в гл. 8, при достаточно больших числах Рейнольдса можно выделить прилегающую к твердой поверхности зону течения, называемую пограничным слоем, в пределах которой существенно влияние вязкости. Для гладких тел этот слой на начальном участке является ламинарным (гл. 10), и распределение скорости в нем имеет вид и = и у). Если число Рейнольдса Re. превосходит определенное критическое значение R kp, то заторможенное стенкой ламинарное течение становится неустойчивым и возникает турбулентность. Турбулентный пограничный слой описывается с помощью понятия осредненной во времени скорости и = а у). Турбулентность быстро поглощает первоначально ламинарный пограничный слой И распространяется в область свободного потока, более интенсивно вовлекая жидкость из внешнего потока и формируя в результате более толстый пограничный слой. В то же время осредненная скорость вблизи поверхности возрастает, так что получается более заполненный профиль, чем в случае ламинарного течения. Если поверхность тела является шеро- [c.243]

Стабилизированное течение наступает после слияния пограничных слоев, возникающих в начальном участке трубы, и для изотермических условий характеризуется автомодельным распределением всех параметров по длине трубы. При стабилизированном изотермическом турбулентном течении несжимаемой жидкости распределение скоростей по радиусу трубы достаточно хорошо описывается формулой (1-10-2), Объясняется это тем, что течение в трубе конфузорное со сравнительно малым значением формпара-метра f. Падение давления в трубе определяется формулой [c.170]

В работах [4, 5] было исследовано влияние излучения на теплообмен при течении Куэтта излучающей и поглощающей жидкости, а в [6, 7] рассмотрено течение пробки излучающего и поглощающего газа в канале и полностью термически развитое ламинарное течение между двумя параллельными диффузно излучающими и диффузно отражающими изотермическими бесконечными пластинами. Автор работ [8, 9] исследовал влияние излучения на характеристики ламинарного течения излучающей и поглощающей жидкости с постоянными свойствами при параболическом профиле скорости между двумя параллельными пластинами и в трубе. Течение пробки газа между двумя параллельными пластинами исследовалось в [10] при этом для решения радиационной ча сти задачи было использовано приближение Шустера — Шварцшильда. Исследованию теплообмена на тепловом начальном участке при течении излучающей и поглощающей жидкости в трубе в приближении серого и несерого газа при параболическом профиле скорости посвящены работы [И, 12]. Авторы [13, 14] исследовали теплообмен при турбулентном течении излучающего и поглощающего серого газа в трубе в условиях, когда газ является оптически тонким, а в работе [15] приведены экспериментальные и теоретические результаты по теплообмену при полностью развитом течении несерого излучающего газа в трубе. Задача нахождения распределения температуры на тепловом начальном участке для ламинарного течения в трубе была решена в общем виде методом [c.581]

Приближенный расчет плоского течения в начальном участке канала на основе теоремы импульсов (см. главу X), а также многочисленные измерения распределения скоростей вплоть до достижения турбулентного состояния выполнены Г. Ханеманом и Л. Эре-том [2 ], [2 ]. Течение в начальном участке трубы будет рассмотрено в 2 главы XI. [c.184]

Указанное характерное распределение скоростей по поперечному сечению потока наступает не сразу по входе потока в трубу. Всегда имеется начальный участок, в пределах которого происходит стабилизация движения. На этом так называемом участке f и д р о д и н а-мической стабилизации меняется характер потока (профиля скоростей). Так, например, при ламинарном течении жидкости (Re < 2200) во входном сечении на поверхности трубы образуется динамический пограничный слой, толщина которого увеличивается по мере удаления потока от входного сечения. В дальнейшем ламинарные пограни шые слои смыкаются и течение приобретает ламинарный стабилизированный характер (рис. 27.2, а). При турбулентном течении жидкости (Re >10 ) вблизи входного сеченйя сначала образуется ламинарный пограничный слой, который затем переходит в турбулентный. В дальнейшем происходит смыкание турбулентных пограничных слоев и течение приобретает турбулентный стабилизированный характер (рис. 27.2, б). [c.337]

Влияние удаления пластины от выходного отверстия патрубка на распределение местных коэффициентов массообмена представлено на рис. 7 (при величине скорости выхода воздуха из отверстия патрубка 30 м1сек). Результаты опыта показывают, что величины местных коэффициентов массообмена изменяются в зависимости от расстояния s в том случае, если оно меньше длины начального участка потока о турбулентной свободной струи, выходящей из щели патрубка [7]. Характер изменения р может оказать влияние на выбор оптимальных условий при применении импактного течения. [c.164]

Турбулентные струи образуются при истечениях жидкости из отверстий и сопл в среду с теми же физическими свойствами, что и у вытекающей струи. Если за пределами сопла отсутствуют ограничивающие струю поверхности (твердьЕе или свободные), то струя называется свободной, в противном случае — ограниченной или полуограничениой. Структура свободной турбулентной струи показана на рис. 1.44. Качественно она одинакова для плоской и круглой струй. Если сопло надлежащим образом профилировано, то профиль скоростей на срезе сопла равномерный. На расстоянии / , называемом начальным участком струи, сохраняется ядро течения с равномерным распределением скоростей. Между ядром и внещней средой образуется струйный пограничный слой. На расстояниях от среза сопла больших, чем / , ядро исчезает и пограничный слой занимает всю зону течения. Этот участок струи называют основным. [c.49]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...