Влияние шероховатости стенки на переход ламинарного течения в турбулентное

Большое практическое значение имеет исследование влияния шероховатости стенки, которая всегда присутствует на так называемых технически гладких поверхностях. Шероховатость вызывает возмущения в ламинарном слое, и переход в турбулентное течение происходит при меньших значениях Ке р. Интенсивность шероховатости можно характеризовать отношением А/б. Кроме высоты бугорков к играет роль, хотя и меньшую, также их форма, [c.151]

Следует отметить, что по мере движения потока вдоль поверхности стенки толщина пограничного слоя постепенно возрастает тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости. На небольших расстояниях от передней кромки стенки пограничный слой еще тонкий и течение жидкости в нем носит струйный ламинарный характер. Далее на некотором расстоянии в пограничном слое начинают возникать вихри и характер течения становится турбулентным (рис. 14.2, б). Эти вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, но в непосредственной, близости от поверхности стенки они затухают, и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой. Толщина пограничного слоя бдо р, сл зависит от расстояния л от передней кромки стенки, скорости движения потока и кинематической вязкости и = г/р. Переход к турбулентному режиму течения жидкости в пограничном слое определяется критическим значением числа Ке Р, на которое при продольном обтекании пластины основное влияние оказывают степень начальной турбулентности набегающего потока жидкости, а также шероховатость поверхности, интенсивность теплообмена поверхности с жидкостью и т. д. Поскольку сам переход от ламинарного режима течения к турбулентному в пограничном слое происходит не в точке, а на некотором участке, вводят два критических значения числа Рейнольдса. При этом Ке Р соответствует превращению ламинарного режима течения в переходный. В это время в пограничном слое начинают возникать первые вихри и пульсации, а Ке Р соответствует переходу к развитому турбулентному режиму течения. [c.225]

В общем случав шероховатость стенки способствует переходу ламинарной формы течения в турбулентную в том смысле, что при прочих равных условиях переход на шероховатой стенке наступает при меньшем числе Рейнольдса, чем на гладкой стенке. Это легко понять на основании теории устойчивости. В самом деле, шероховатость вызывает в ламинарном течении дополнительные возмущения, которые присоединяются к возмущениям, уже имеющимся вследствие какой-то степени турбулентности внешнего течения. Естественно, что эти суммарные, в целом более сильные возмущения требуют меньшего нарастания, чтобы привести к переходу ламинарного течения в турбулентное. При очень небольшой высоте к элементов шероховатости следует ожидать, что возмущения, вызываемые шероховатостью, лежат ниже уровня возмущений, определяемых степенью турбулентности внешнего течения. В этом случае шероховатость не оказывает никакого влияния на переход] ламинарной формы течения в турбулентную. Это предположение подтверждается опытом. С другой стороны, при очень сильной степени шероховатости переход ламинарного течения в турбулентное возникает непосредственно около элементов шероховатости, как, например, в случае проволочного кольца на шаре (рис. 2.21). См. в связи с этим также работу И. Штюпера [c.487]

Предварительные замечания. В этом параграфе рассматривается проблема зависимости перехода ламинарной формы течения в турбулентную от шероховатости стенки. Хотя эта проблема имеет важное практическое значение, она до настояш его времени почти недоступна для теоретического исследования ). Для авиационной техники эта проблема приобрела особый интерес после того, как появились ламинаризованные профили. Имеющиеся весьма обширные экспериментальные материалы относятся к цилиндрической двумерной) шероховатости, к точечной (трехмерной) изолированной шероховатости и к шероховатости, распределенной по площади, а также к влиянию градиента давления, степени турбулентности и числа Маха при наличии шероховатости. [c.487]

Шероховатость, распределенная по площади. Измерения перехода ламинарной формы течения в турбулентную, вызываемого шероховатостью, распределенной по площади, привели пока лишь к немногим результатам [ ]. В работе Э. Г. Файндта для песочной шероховатости исследуется зависимость перехода ламинарного несжимаемого течения в турбулентное от размера зерен песка и от градиента давления. Измерения были выполнены в суживающемся и расширяющемся каналах с поперечным сечением в виде круглого кольца. Шероховатость была создана только на стенке внутреннего цилиндра, внешняя же стенка была оставлена гладкой и своим наклоном вызывала градиент давления. Найденная из этих измерений связь между критическим числом Рейнольдса /lД пep/v составленным для положения точки перехода, и числом Рейнольдса Ьхк Ь, составленным для размера песчаного зерна, изображена на рис. 17.44 для различных градиентов давления. При гладких стенках для различных градиентов давления получились значения С/1д пер/ от 2-10 до 8-10 . Столь широкий диапазон изменения числа Рейнольдса для точки перехода вполне понятен, так как градиент давления оказывает сильное влияние на устойчивость и соответственно на неустойчивость пограничного слоя. При возрастании величины UikJv критическое чисЛо Рейнольдса сначала остается таким же, как [c.491]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...