Переходные явления в пограничном слое

Особый интерес представляет неустойчивость ламинарного течения в пограничном слое и возникновение в кем турбулентности. Значимость этого вопроса определяется тем, что во многих случаях встречаются смешанные пограничные слои с участками ламинарного и турбулентного режимов. Для расчета таких слоев необходимо располагать не только методами расчета каждого из них, но и способами определения размеров переходной зоны или, по крайней мере, положения точки перехода. Рассмотрим в общих чертах переходные явления в пограничном слое на плоской пластине. [c.361]

Переходные явления в пограничном слое. Кризис сопротивления тел плохо обтекаемой формы [c.528]

ПЕРЕХОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ [c.529]

Переходные явления в пограничном слое [c.670]

Переход ламинарного режима в турбулентный кратко описан в п. 6.6 для течения в круглых трубах. Он наблюдается и при течениях в каналах разной формы, конфузорах, диффузорах, в пограничном слое при обтекании тел, в свободных струях. Хотя переходные явления для каждого класса потоков имеют некоторую специфику, но в основе любого из них лежит потеря устойчивости ламинарного течения, которая наступает при достижении определенных значений гидродинамических параметров. [c.359]

Характер течения в переходной области пограничного слоя имеет общие черты с переходными явлениями в трубах. Так, наблюдалось, что турбулентность возникает в ограниченных зонах в виде локальных турбулентных пятен, за пределами которых поток сохраняет ламинарную структуру. Турбулентные пятна распространяются вниз по течению и образуют явление перемежаемости, аналогичное тому, какое встречается на переходных [c.398]

На рис. 3 и 4 приведены полученные в ЦКТИ экспериментальные зависимости коэффициентов сопротивления и теплоотдачи пластины в сжимаемом потоке газа от числа Re и М . Из приведенных данных отчетливо видно влияние числа М на явления перехода в пограничном слое. Бросается в глаза тот факт, что характер протекания линий С/= = с/(Кеж) и Nu = Nu(Rea ) непосредственно в переходной области сохраняется в пределах разброса опытных точек примерно одним и тем же [c.308]

В отличие от переходных явлений, рассмотренных в предыдущем параграфе, в пограничном слое наличие того или другого режима движения обусловлено развитием движения вдоль пограничного слоя. Так, начальный участок слоя обычно бывает ламинарным, за ним располагается переходная область, где одновременно сосуществуют турбулентные зоны потока с ламинарными, и, наконец, область развитого турбулентного потока, состоящая из турбулентного ядра и тонкого, вязкого подслоя граничащего с твердой стенкой. [c.528]

В отличие от переходных явлений, рассмотренных в предыдущем параграфе, в пограничном слое наличие того или другого режима движения обусловлено развитием движения вдоль пограничного слоя. Так, начальный участок слоя обычно бывает ламинарным, за ним располагается переходная область, где сосуществуют турбулентные зоны потока с ламинарными, и, наконец, область развитого турбулентного потока. [c.670]

Мы пренебрегаем выделением (или поглощением) тепла, которое может иметь место при понижении давления, теплоотдачей к стенкам, изменением состава продуктов сгорания, потерями на трение в пограничном слое. Мы не учитываем также переходные явления, трехмерность реального газового потока и, наконец, наличие каких-либо твердых или жидких частиц. Поправочные коэффициенты, часть которых может иметь желательное для нас влияние (например, химическая рекомбинация) выводятся на основе изучения этих явлений. [c.77]

Итак, зависимости потерь от числа Рейнольдса как в компрессорных, так и в сопловых решетках одинаковы в том отношении, что за пределами критического диапазона чисел Рейнольдса (приблизительно 10 <Ке<10 ) для них явно превалирует единый степенной закон. Зависимость потерь в переходной области при 10 <Ке<10 менее предсказуема как для компрессоров, так и для турбин. В пределах этого диапазона чисел Рейнольдса существует большая разница в характере зависимостей потерь для рассматриваемых классов решеток. В случае компрессорных решеток изменения потерь в критическом диапазоне чисел Рейнольдса более резкие, что связано с явлениями отрыва пограничного слоя. Характеристика зависимости потерь от числа Рейнольдса может иметь гистерезис, размеры которого, вероятно, определяются степенью турбулентности потока [7.53]. На рис. 2.7 показано, что от степени турбулентности потока зависит место резкого увеличения потерь. Для надежного расчета характеристик компрессорной решетки в переходной области потребуется дальнейший прогресс в разработке методов расчета отрыва ламинарного и турбулентного пограничных слоев. Отрыв потока в турбинных решетках слабее подчиняется общему закону, так что расчет характеристик этих решеток в переходном диапазоне чисел Рейнольдса определяется процессом ламинарно-турбулентного перехода. Как указывалось в гл. 7, пока не существует расчетных методов определения процесса перехода, которые правильно учитывали бы влияние степени турбулентности в ядре потока. Течение в переходной области может быть как ламинарным, так и турбулентным (но в целом неустойчивым), и для облегчения расчета таких явно разнохарактерных зависимостей потерь, какие изображены на рис. 11.10,а, необходимы достоверные данные о начале и конце процесса перехода. [c.333]

Изложенная только что эмпирическая теория движения жидкости в переходной области пограничного слоя — с такого рода теориями нам придется в дальнейшем еще неоднократно встречаться — позволяет с достаточной для практики точностью описывать количественно не только кинематическую профили скоростей, отношение толщин слоя), но и динамическую (местный и полный коэффициент трения) стороны явлений. Однако при этом остается неизвестной основная величина — абсцисса Х начала переходной области, входящая в определение переменной [c.538]

Если при сравнительно больших скоростях сопротивления водопроводных линий достаточно хорощо могут быть охарактеризованы повышением высоты выступа равномерно-распределенной шероховатости, связанной с возрастанием срока службы труб, то значительное повышение сопротивлений при малых скоростях, против расчета по формуле (6.30), может быть объяснено тем, что сосредоточенные потери напора, имеющие место при укладке водопроводных линий, а именно стыки, изменение направления оси трубы, неодинаковость диаметра стыкуемых труб и др. нарушают по всему периметру трубы устойчивые пограничные слои. Создание же новых устойчивых слоев, аналогично явлению на входных участках, требует затраты дополнительной энергии при этом коэффициенты сопротивления увеличиваются, что равносильно появлению так называемой неравномерно-распределенной шероховатости, дкя которой сопротивления в переходной зоне сильно возрастают. [c.185]

Это означает, что здесь не может существовать турбулентность ). К этому ламинарному подслою примыкает переходная область, в которой пульсации скорости уже настолько велики, что влекут за собой появление турбулентных касательных напряжений, сравнимых с силами вязкости. Наконец, на еще большем расстоянии от стенки турбулентные касательные напряжения полностью перевешивают ламинарные напряжения. Здесь и начинается собственно турбулентный пограничный слой. Толщина ламинарного подслоя обычно столь мала, что практически она либо совсем не может быть измерена, либо может быть измерена только с очень большим трудом. Тем не менее этот подслой оказывает решающее влияние на развитие течения и особенно на возникновение сопротивления, что вполне понятно, так как явления, происходящие в подслое, вызывают касательные напряжения на стенке, а вместе с ними и сопротивление трения. К этим вопросам мы вернемся ниже. [c.508]

Каждая из указанных областей характеризуется следующими явлениями. В ламинарном пограничном слое пульсации незначительны, а в переходной области эти пульсации велики по амплитуде, но носят редкий, случайный характер. На турбулентном участке происходит увеличение пульсаций скорости (рис. 7.1.9). [c.342]

Из рассмотрения кривых рис. 3 и 4 видно, что устойчивость ламинарного пограничного слоя с увеличением числа М возрастает, причем в переходной области пограничного слоя процесс развивается таким образом, что отношение Гх = Явхк/Нехи сохраняется неизменным. Это отношение оказывается близким соответствующему значению для несжимаемого обтекания, полученному ранее в опытах ЦКТИ [Л. 1] и из обработки опытных данных Вильсона [Л. 2], Липмана [Л. 3] и др., а также данных Гезли (Л. 4]. Характер влияния сжимаемости на возникновение переходных явлений в пограничном слое качественно согласуется с результатами расчета потери устойчивости ламинарного пограничного слоя по методу ван Драйста Л. 5]. Эти расчеты показали, что в том случае, когда при теплообмене сохраняется постоянным отношение температуры стенки к температуре потока Т /Го, увеличение числа М должно приводить к увеличению устойчивости пограничного слоя. [c.310]

Было замечено, что соответствующее критическое число Рейнольдса Нвкр сильно зависит от турбулентных характеристик набегающего потока, от шероховатости поверхности тела, числа Маха в случае большой скорости потока и от многих других причин. Эти параметры, как мы уже знаем, играют определяющую роль в развитии переходных явлений в пограничном слое. Опыты главным образом над шарами и круглыми цилиндрами полностью подтвердили это. [c.539]

Если проанализировать кривые (см., например, рис. 157) зависимости коэффициента сопротивления с ,. плохо обтекаемого тела (шара, кругового цилиндра, не слишком вытянутого эллипсоида) от рейнольдсова числа, то мол<но заметить, что в области сравнительно больших этих чисел (порядка 2,4 10 ) наблюдается резкое уменьшение коэффициента сопротивления. Такое явление получило наименование кризиса сопротивления . Было замечено, что соответствующее критическое число Рейнольдса Некр сильно зависит от турбулентных характеристик набегающего потока, от шероховатости поверхности тела, числа Маха в случае большой скорости потока и от многих других причин. Эти параметры, как мы уже знаем, играют определяющую роль в развитии переходных явлений в пограничном слое. Опыты главным образом над шарами и круглыми цилиндрами полностью подтвердили это предположение. [c.681]

Таким образом, в пограничном слое, так же как и в течениях в трубах, турбулентность возникает в ограниченных областях, сосуществующих с областями ламинарного течения. Эти турбулентные облачки или пятна , аналогичные турбулентным пробкам в потоках в трубах, распространяются по течению в пограничном слое и образуют в переходной области явление перемежаемости ламинарных и турбулентных режимов течения. [c.537]

Явления в переходной области пограничного слоя на продольно обтекаемой пластине были рассмотрены С. Дхаваном и Р. Нарасимхой в количественной постановке с точки зрения схемы перемежаемости возникновения в пограничном слое турбулентных пятен . Коэффициент перемежаемости у, определение которого уже было дано в предыдущем параграфе, был определен экспериментально при помощи обработки осциллограмм пульсаций скорости, замеренных малоинерционным тепловым анемометром. Аналитическим выражением изменения у в функции от продольной координаты х может служить следующая экспоненциальная функция [c.538]

Результаты экспериментальных исследований показали, что верхняя граница переходного течения г=2,4 больше, чем полученная П. М. Брдликом, что указывает иа большую устойчивость потока в пограничном слое при движении высокотемпературных неизотермичных газов по сравнению с низкотемпературными изотермическими газами из-за вязкостных явлений. [c.195]

В случае достаточно высокого уровня турбулентности Тэйлор (1936а) успешно объяснил переходные явления возмущениями в пограничном слое, вызванными турбулентностью в набегающем потоке. Им выведено соотношение, связывающее число Рейнольдса для перехода с интенсивностью и масштабом турбулентности, которое оказалось в согласии с экспериментальными наблюдениями (см. Драйден и др., 1937). В рассуждении Тэйлора используется параметр Поль-гаузена, имеющий существенное значение только в том случае, когда размеры возмущения велики по сравнению с толщиной пограничного слоя. Если нужно рассматривать возмущения меньших линейных размеров, то желательно применить более точный метод. [c.116]

ТРОПОСФЕРА—слой атмосферы от Земли до высоты j= 8—10 км в полярных и ср. широтах и до z=eI6—18 км в тропиках. В Т. развиваются практически все погодообразующие процессы, происходит тепло- и влагообмен между Землёй и атмосферой, образуются облака, туманы, осадки и др. метеорология, явления. Верх, границей Т., отделяющей её от стратосферы, служит переходный слой, наз. тропопаутй. В Т. содержится ок. 80% общей массы атм. воздуха. Он хорошо перемешан и на всех высотах Т. состоит в осн. из О2 (20,95%) и Nj (78,08%). В Т, находится преобладающее кол-во природных и техногенных аэрозольных и газовых загрязнений воздуха. Ниж. часть Т. толщиной от 300—400 до 1500—2000 м составляет планетарный пограничный слой атмосферы. В нём наиб, велико влияние подстилающей поверхности и её термин, и топо-графич. неоднородностей на значения и вертикальное распределение ветра, темп-ры и др. метеоэлементов. Ннж. часть пограничного слоя до высоты в неск. десятков м составляет приземный слой в нём вертикальные турбулентные потоки кол-ва движения, тепла и водяного пара не меняются с высотой. Чем менее однородна подстилающая поверхность и чем интенсивнее турбулентное(ь и конвекция, тем толще пограничный слой атмосферы и сильнее тормозятся в нем воздушные потоки. [c.170]

На фиг. 14—6 показаны результаты расчета теплообмена для различных областей течения газа. Рассматриваются такие условия, когда на всей расчетной длине пластины для теплообмена существен только один режим взаимодействия ударной волны с пограничным слоем. Из характера зависимостей следует необходимость учета различных режимов, особенно в переходной области (в данном конкретном случае при 10< <./ е<10 ). В этой постановке задачи очевидны принципиальные трудности адекватного описания термогазодинамических явлений, особенно если учесть условность выделения отдельных зон (см. фиг. 14—5). [c.337]

При квазистационарных режимах кризис кипения почти всегда можно представлять следствием гидродинамической перестройки двухфазного пограничного слоя. Однако сама гидродинамическая обстановка обусловлена особенностями парообразования у стенки, что наглядно проявляется в переходной области ВГ, где с ростом средней температуры стенки удельный тепловой поток, а с ним и мощность парообразования уменьшаются, тогда как кризисные явления усиливаются. При термодинамическом подходе к описанию кризиса кипения основной определяющей величиной при заданном давлении становится температура стенки. Хотя обычно Ттах <С этот подход может быть полезен. В работах [195, 196] сделана успешная попытка описать теплообмен при кипении и режим максимального теплового потока с помощью величины Т — Tg, выраженной как доля максимально возможного перегрева нчидкости Т — Т = АГц (р). [c.205]

С математической точки зрения все эти явления описываются уравнениями Навье—Стокса. Нелинейный характер уравнений передает общие физические свойства течений наличие зон с резким изменением градиентов величин (пограничные слои, ударные волны и т. п.), отрыв потока, возможность ламинарного, переходного и турбулентного режимов течений, появление квазипериодиче-ских, неустойчивых решений и бифуркации решений. Асимптотический анализ уравнений Навье—Стокса позволяет выделить в рассматриваемой задаче характерные области течения в зависимости от характерных параметров задачи. [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...