Температурные пограничные слои в ламинарном течении

Температурные пограничные слои в ламинарном течении [c.254]

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОГРАНИЧНЫЕ СЛОИ В ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ [ГЛ. XII [c.256]

Книга состоит из четырех частей. В первой части в двух вводных главах излагаются без применения какого бы то ни было математического аппарата первоначальные сведения из теории пограничного слоя остальные главы этой части посвящены математической и физической разработке теории пограничного слоя на основе уравнений Навье — Стокса. Во второй части излагается теория ламинарного пограничного слоя, в том числе и температурного пограничного слоя. В третьей части рассматривается переход течения из ламинарной формы в турбулентную, т. е. возникновение турбулентности. Четвертая часть посвящена турбулентным пограничным слоям. [c.2]

При малых скоростях движения жидкости и больших перепадах температур теплота переносится как за счет естественной, так и вынужденной конвекции. Если скорости движения велики, а температурные перепады незначительны, то влияние свободной конвекции на суммарный теплообмен также незначительно. Интенсивность теплоотдачи конвекцией зависит от характера течения жидкости в пограничном слое. При ламинарном режиме течения жидкости, когда линии тока параллельны теплоотдающей поверхности, интенсивность теплоотдачи невелика, слабо зависит от скорости течения жидкости и сильно изменяется при изменении теплофизических свойств теплоносителя. [c.131]

При турбулентном течении основным способом переноса тепла в ядре потока является конвекция. Распределение температуры отличается равномерным характером. Основное изменение температуры распространяется на тонкий слой в непосредственной близости от поверхности твердого тела (температурный или тепловой пограничный слой). При ламинарном режиме температур- [c.127]

В отличие от рассмотренного метода введения поправок (метода температурного фактора ) Эккерт предложил для газов применять метод определяющей температуры [Л. 17]. Он установил, что когда удельная теплоемкость газа не изменяется сильно поперек пограничного слоя, теплообмен и сопротивление при ламинарном течении с переменными физическими свойствами и постоянной скоростью внешнего течения хорошо обобщаются решениями для постоянных свойств, если в качестве определяющей используется температура [c.322]

Значения параметров турбулентности набегающего потока влияют на временные распределения этих параметров на внешней границе пограничного слоя, наибольшим образом в начальной области течения. Рост интенсивности турбулентности смещает вверх по потоку переходную область. Увеличение амплитуды колебаний внешней скорости приводит к количественному росту амплитуд колебаний всех расчетных характеристик вниз по потоку, наиболее интенсивных в турбулентной области, при этом в области перехода отмечаются качественные изменения. Температурный фактор увеличивается вниз по потоку, за исключением области перехода, где его изменения по продольной координате немонотонны. При ламинарном режиме темп роста температурного фактора больше, чем в развитом турбулентном течении. [c.95]

Эта связь позволяет свести расчет осесимметричного ламинарного пограничного слоя на теле вращения к расчету ламинарного пограничного слоя на цилиндрическом теле. При таком способе расчета рассматриваемому теоретическому потенциальному обтеканию тела вращения сопоставляется теоретическое потенциальное обтекание некоторого цилиндрического тела. Распределение скоростей около этого цилиндрического тела может быть вычислено по указанным ниже формулам преобразования. Преобразование Манглера применимо также для пограничных слоев в сжимаемых течениях и для температурных пограничных слоев при ламинарном течении. Здесь мы изложим это преобразование только для несжимаемых течений. [c.239]

Книга разделена на четыре части. В первой части в двух вводных главах излагаются без применения какого бы то ни было математического аппарата первоначальные сведения из теории пограничного слоя остальные главы этой части посвящены математической и физической разработке теории пограничного слоя на основе уравнений Навье — Стокса. Во второй части излагается теория ламинарного пограничного слоя, в том числе и температурного пограничного слоя. В третьей части рассматривается переход течения из ламинарной формы в турбулентную, т. е. возникновение турбулентности. Наконец, четвертая часть посвящена турбулентным пограничным слоям. Теорию ламинарного пограничного слоя в настоящее время можно считать в основном ее содержании законченной ее физические особенности полностью разъяснены, а расчетные методы разработаны до большого совершенства и во многих случаях доведены до столь простой формы, что полностью доступны инженеру. Оставшиеся неразрешенными специальные проблемы (например, пограничный слой при течении сжимаемой жидкости и пограничный слой при наличии отсасывания) носят в основном математический характер. Вопрос о переходе ламинарной формы течения в турбулентную, которым впервые начал заниматься О. Рейнольдс в 1880 г., теперь, после нескольких десятилетий безуспешной работы, нашел удачное объяснение. Теория устойчивости В. Толмина, подвергавшаяся долгое время возражениям с различных точек зрения, подтверждена теперь в полном своем объеме весьма тщательными опытами Г. Л. Драйдена и его сотрудников. При изложении проблемы турбулентного пограничного слоя я придерживался в основном полуэмпирических теорий, связанных с представлением о пути перемешивания, введенным Л. Прандтлем. Хотя, согласно последним исследованиям, эти теории несколько недостаточны, тем не менее пока не предложено взамен их ничего лучшего, что могло бы быть непосредственно использовано инженером. Напротив, полуэмпирические теории дают на многие практические вопросы вполне удовлетворительный ответ. [c.12]

Из сделанных в новом издании дополнений особо отмечу следуюш,ие. В части Ламинарные пограничные слои сделаны большие вставки об осесимметричных и трехмерных, а также о нестационарных пограничных слоях. Особенно сильно расширены главы XII и XIII — о температурных пограничных слоях и ламинарных сжимаемых пограничных слоях. В части Переход ламинарной формы течения в турбулентную вновь расширена глава XVII, посвяш енная приложениям теории устойчивости. Сведения о влиянии сжимаемости на турбулентные пограничные слои расширены настолько, что оказалось целесообразным выделить их в отдельную главу XXIII. [c.13]

Температурные пограничные слои на телах любой формы с постоянной температурой стенки. Расчет распределения температуры в ламинарном пограничном слое на теле любой формы выполнен Н. Фрёсслингом [ ] как для плоской, так и для осесимметричной задачи. В этом расчете тепло, возникающее вследствие трения и сжатия, не учитывается. Распределение скоростей и х) в потенциальном течении около рассматриваемого тела представляется в виде степенного ряда по длине дуги х, измеряемой вдоль контура тела (ряд Блазиуса, см. 3 главы IX), т. е. в виде ряда [c.287]

Предварительные замечания. Все теоретические и экспериментальные результаты по переходу ламинарной формы течения в турбулентную, изложенные в предыдущих параграфах, относятся к течениям с умеренной скоростью (несжимаемые течения). В настоящее время в связи с запросами авиационной техники усиленно исследуется влияние сжимаемости текущей среды на переход ламинарной формы течения в турбулентную. В сжимаемых течениях важным фактором, влияющим на переход ламинарной формы течения в турбулентную, является, наряду с числом Маха, теплопередача между обтекаемой стенкой и текущей средой. В несжимаемых течениях теплопередача между стенкой и текущей средой происходит только в том случае, когда температура стенки поддерживается на более высоком или более низком уровне, чем температура протекающей жидкости. В сжимаемом течении на теплопередачу между стенкой и текущей средой сильное влияние оказывает тепло, выделяющееся в пограничном слое вследствие трения (см. главу XIII). В сжимаемом течении, наряду со скоростным пограничным слоем, всегда образуется температурный пограничный слой, оказывающий существенное влияние на устойчивость динамического пограничного слоя. Как показывают излагаемые ниже теоретические и экспериментальные результаты, теплопередача от пограничного слоя к стенке действует стабилизующим образом, т. е. приводит к повышению критического числа Рейнольдса теплопередача же от стенки к пограничному слою, наоборот, уменьшает устойчивость пограничного слоя, следовательно, приводит к понижению критического числа Рейнольдса. [c.474]

Трудность исследования турбулентных температурных пограничных слоев, следовательно, и теплопередачи в турбулентных течениях состоит в том, что коэффициенты обмена Ад внутри пограничного слоя зависят от расстояния от стенки. На достаточном расстоянии от стенки эти коэффициенты во много раз больше коэффициентов вязкости Lt и теплопроводности X, т. е. величин, характеризуюш,их молекулярный обмен поэтому величинами Lt и X вдали от стенки можно в обш,ем случае пренебречь по сравнению с коэффициентами Ах и Ад, Наоборот, в непосредственной близости от стенки, в так называемом ламинарном подслое, коэффициенты турбулентного обмена становятся равными нулю, так как здесь невозможно турбулентное пульсационное движение, следовательно, невозможен и турбулентный обмен. Поэтому на теплопередачу между течением и стенкой существенное влияние оказывают именно условия, имеющие место в ламинарном подслое и прежде всего коэффициенты молекулярного обмена [1 и X. Однако соотношение (23.16) при сделанных допущениях сохраняет свою применимость, несмотря на существование ламинарного подслоя, так как, согласно сказанному в 7 главы XII, при Рг = 1 распределение скоростей и распределение температуры тождественно совпадают также в ламинарном подслое. Но, в то время как в турбулентных пограничных слоях допущение, что Рг = 1, обычно вполне оправдано, в ламинарном подслое число Прандтля Рг может значительно отклоняться от единицы, например, у жидкостей (см. таблицу 12.1). В таких случаях соотношение (23.16) больше неприменимо. Обобщение аналогии Рейнольдса на число Прандтля Рг 1 было предложено многими авторами, в частности Л. Прандтлем [ ], Дж. И. Тэйлором Т. Карманом и и Р. Г. Дайсслером [ ], [ ], [ ]. [c.633]

Здесь представлены примеры численного исследования обтекания затупленных конусов под углом атаки потоком сжимаемого газа. Набегающий поток характеризуется большими числами Маха и Рейнольдса (КСоо 10 10 ), и ламинарный режим течения переходит в турбулентный вблизи передней критической области, поэтому трехмерное течение предполагается турбулентным. На характеристики теплообмена в пограничном слое в значительной степени сказывается величина температурного фактора поэтому [c.345]

Жидкие металлы существенно отличаются по физическим свойствам от неметаллических жидкостей. Oihh имеют высокие температуры кипения при низких давлениях являются термически устойчивыми характеризуются высокой теплопроводностью, плотностью, а следовательно, и большой интенсивностью теплоотдачи. В отличие от неметаллических жидкостей в жидких металлах процессы молекулярной теплопроводности приобретают важную роль не только в пристеночной области, но и в турбулентном ядре потока. В предельном случае, когда X— оо, а числа Рг— 0, молекулярная теплопроводность становится основным способом переноса тепла, так как интенсивность конвективного теплообмена оказывается ничтожно малой. Температурное поле по поперечному сечению турбулентного -потока в жидких металлах имеет профиль, характерный для течения неметаллических жидкостей при ламинарном режиме в трубах (см. рис. 3-1). Поскольку в жидких металлах Рг -<1, то они характеризуются большой толщиной теплового пограничного слоя, см. уравнение (3-4)] и малой длиной начального участка тепловой стабилизации по сравнению с длиной начального участка гидродинамической стабилизации [см. уравнение (3-6)]. Малая длина участка тепловой стабилизации означает, что в жидких металлах наблюдаются значительные аксиальные температурные градиенты, которые могут иметь порядок величин, одинаковый с радиальными температурными градиентами, что в неметаллических жидкостях не имело места. Поэтому появляется необходимость учета переноса тепла за счет продольной молекулярной теплопроводности в жидких металлах при проведении как теоретических, так и экспериментальных исследований. [c.212]

В работе приводятся результаты исследования распределения локальных значений равновесной температуры и давления по поверхности нетеплопроводно го цилиндра при дозвуков ом и сверхзвуковом обтекании. На основании анализа опытов предлагается приближенный метод расчета температурной поправки для поперечно обтекаемых измерителей температуры при ламинарном режиме течения в пограничном слое и следе. [c.492]

Ламинарные течения. Результаты расчетов представлены в таблице (N = 2-6), а поле чисел Маха - на рис. 2, б-е. Случай N = 2 соответствует течению при В = 0. Торможение в данном случае обусловлено развитием пограничных слоев на стенках канала. Результаты для вариантов N = 3 и 4 получены при использовании в качестве начальных условий для решения нестационарных уравнений Навье-Стокса распределений параметров для варианта N = 2. При этом если во временном релаксационном процессе в течение некоторого времени условие = onst на нижней стенке заменялось адиабатическим условием, то реализовался вариант N = 3. Если же температурные граничные условия на обеих стенках в релаксационном процессе были одинаковыми (Т = То), то реализовался вариант N = 4. Поля чисел Маха (рис. 2, в и г) при соответствующем наложении полностью совпадают. Результирующие характеристики течения (N = 3 и 4) идентичны. [c.583]

Картины потока свидетельствуют, в частности, о том, что на тыльной стороне омываемых труб наблюдается циркуляционное течение и область ср 90° имеет во внешнем течении, в пристенной части, поток, скорость которого направлена навстречу основному течению. В соответствии со схемой, показанной на рис. 1.8, наблюдается следующая структура потока. В передней части труб на криволинейной стенке образуется ног аничный слой с отрицательным продольным градиентом давления. Внешний поток имеет повышенную турбулентность, что усиливает обменные процессы в пограничном слое. При ср=80- -90 пограничный слой отрывается, формируя в тыльной части циркуляционную зону. В тыльной части трубы создается возвратный пограничный слой с циркуляционной зоной во внешнем течении. Структура пограничного слоя может быть и турбулентной, и ламинарной. Внешний поток при Ке 2000 всегда турбулентный. Турбулентность внешнего потока соответствует турбулентности струйного течения. Все параметры указанных отдельных участков потока зависят от геометрии пучков, чисел Ке, Ти и Рг, а также от температурных условий. Поскольку при омывании пучков большую роль играют отрывные течения, ниже приводится анализ закономерностей теплообмена в этом случае. [c.7]

Численные расчеты пространственного пограничного слоя проведены для широкого диапазона изменения чисел Рейнольдса R oo для тела с параметрами 9=15°, 6i=0, 62=0,5, обтекаемого под углом атаки а=10° сжимаемым потоком воздуха при Л1оо=20. Течение исследовалось при ламинарном и турбулентных режимах. Ниже приводятся результаты расчетов обтекания поверхности би-эллиптического тела со значениями температурного фактора 0,3 0,5. В случае турбулентного режима течения Reoo=2,5 10 [c.349]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...