Определение локально изотропной турбулентности

Определение локальной изотропной турбулентности А. Н. Колмогорова конкретнее и шире формулировки изотропной турбулентности Тейлора, так как она требует стационарности во времени, а также потому, что ограничения в этой теории наложены не на скорости, а на распределение разности скоростей. Теория локальной изотропной турбулентности в настоящее время получила всеобщее признание. [c.63]

Определение локально изотропной турбулентности [c.313]

И распределения вероятностей для производных любого порядка поля и х, t) по координатам и времени. В случае несжимаемой жидкости знание пространственных производных поля скорости позволяет восстановить значения давления с точностью до постоянного слагаемого следовательно, по распределениям вероятностей для разностей скоростей здесь могут быть определены и всевозможные статистические характеристики разностей давления в близких точках. Если, однако, несжимаемая жидкость температурно-неоднородна, то положение осложняется здесь к числу основных гидродинамических полей должно быть отнесено также поле температуры, которое не выражается через поле скорости. В таком случае определение локально изотропной турбулентности нужно дополнить, включив в него наряду с относительными скоростями разности температуры в парах пространственно-временных точек (лСо, и (лс, 1 ), к — . 2,. .., я, и потребовав, чтобы свойства стационарности, однородности и изотропности имели место для совместного распределения вероятностей разностей и скоростей, и температур. Наконец, в случае турбулентности в сжимаемой жидкости определение локально изотропной турбулентности нужно еще расширить, включив в него и разности значений, например, плотности или давления на этом, однако, мы не будем задерживаться, так как локально изотропная турбулентность в сжимаемой жидкости в дальнейшем рассматриваться не будет. [c.315]

Поскольку в определение локально изотропной турбулентности входят распределения вероятностей лишь для разностей гидродинамических полей в достаточно близких точках, при применении этого понятия к турбулентности в природных условиях мы можем не беспокоиться об упоминавшемся в п. 7.1 части 1 неприятном явлении эволюции уровня метеорологических полей, сильно осложняющем рассмотрение распределений вероятностей для значений таких полей. [c.315]

В соответствии с [49] выразим входящее в определение Уе, через непосредственно измеряемые величины, используя теорию локально-изотропной турбулентности Колмогорова [47] [c.131]

При экспериментальном определении D(r) отпадает трудность выделения среднего уровня. Использование вместо В функции D имеет еще то преимущество, что значение этой функции естественно вытекает из теории локально-изотропной турбулентности (см. 7 гл. 1). [c.180]

В самом деле, из-за эволюции уровня статистически неустойчивыми (т. е. существенно зависящими от выбора периода осреднения) оказываются лишь средние значения самих метеорологических полей, но не средние значения функций от их разностей в достаточно близких точках, при составлении которых среднее значение поля (его уровень ) выпадает. Ясно также, что вопрос о выборе времени осреднения, достаточного для получения надежных оценок характеристик локально изотропной турбулентности, решается очень просто поскольку в ее определение входят лишь высокочастотные пульсации с характерными периодами, много меньшими Ци, достаточно выбрать период осреднения большим Ци, и все будет в порядке. Таким образом, с точки зрения приложений рассмотрение одних лишь мелкомасштабных и высокочастотных возмущений потока во многих отношениях оказывается очень удобным. [c.315]

Перейдем к изучению структуры поля концентрации пассивной примеси х. t). перемешиваемой локально изотропной турбулентностью. Для определенности будем считать, что (ле, t) — температура, переносимая перемещающимися жидкими частицами, но не оказывающая заметного влияния на турбулентный режим иначе говоря, мы будем рассматривать вынужденную конвекцию в температурно-неоднородной жидкости при наличии развитой турбулентности динамического происхождения. [c.345]

Мы уже видели, что тензор дисперсии 0 у(т) ни при каком т не может быть определен исходя из теории локально изотропной турбулентности. Однако лагранжев структурный тензор скорости о ) х) = = , при х< То = Ци уже может быть описан с помощью [c.471]

Для этого предварительно замечаем, что изменение скорости па малых расстояниях обусловлено в основном мелкомасштабными пульсациями. С другой стороны, свойства локальной турбулентности не зависят от имеющего наряду с ней место крупномасштабного движения. Поэтому для вычисления тензора В достаточно рассмотреть частный случай полностью изотропного и однородного турбулентного движения, в котором усреднённое движение жидкости вообще отсутствует ), Раскроем скобки в определении (33,1) [c.155]

Если вопрос об интенсивности шума, порождаемого турбулентностью при Д/ < 1, теоретически в определенной степени изучал, то с вопросом о спектре этого шума дело обстоит сагожнее. Как увидим ниже, для решения задачи о спектральном составе шума необходимо знать нро-странК5твеннонвремекную корреляцию вторых производных от квадратов пульсационных скоростей потока значения же этой корреляции совремвйная статистическая теория турбулентности пока не дает. Тем не менее можно попытаться, опираясь на установленные закономерности локально-изотропной турбулентности, провести некоторые рассуждения о характере распределения энергии шума по спектру на высоких и на низких частотах (13]. [c.397]

На основе соображений подобия и размерности статистическая теория локально-изотропной турбулентности, развитая Колмогоровым, дает возможность определения так на.чываемых структурных функций. Так, имеется закон /з для пульсаций скоростей, полученный Колмогоровым и Обуховым [2, 10], закон Vs для пульсаций поля давления [2] и ряд других закономерностей микроструктуры развитого турбулентного потока. [c.399]

Большое внимание, уделенное в книге методам подобия и размерностей, обусловило также то, что изложению принадлежащей А. Н. Колмогорову теории локально-изотропной турбулентности (целиком построенной на применении этих методов) здесь отведено много места. Мы уже отмечали, что стремление подвести определенные итоги развитию идеи об универсальном локальном строении любого турбулентного течения с очень большим числом Рейнольдса было одним из основных стимулов к написанию этой книги. Мы рассмотрели также предложенные в 1961 г. А. Н. Колмогоровым и А. М. Обуховым уточнения этой Идеи вместе с дополнительными данными по этому вопросу, полученными в более позднее время. Но вызывающие много разногласий теории Р. Крейчнана и У. Малкуса, приводящие к результатам, противоречащим выводам из соображений размерности, мы почти не упоминаем после исторического очерка, помещенного в настоящем введении. [c.30]

Заметим, впрочем, что в работе Уберои (1957) указывается на нарушение локальной изотропии в пограничном слое около стенок трубы, а в работе Уберои (1963) подвергается сомнению также и точное выполнение условий локальной изотропности турбулентности в центральной части аэродинамической трубы за решеткой — возможно, это связано с тем, что числа Рейнольдса в этих опытах были недостаточно велики. Впрочем, и в других упоминавшихся выше экспериментах числа Рейнольдса были относительно небольшими. Однако в последние годы благодаря усовершенствованию экспериментальной техники удалось провести ряд измерений спектров турбулентности при больших Re, при которых уже определенно следует ожидать локальной изотропии турбулентных потоков. Полученные при этом результаты оказались подтверждающими теоретические представления о локальной изотропии развитой турбулентности. Так, например, одновременные измерения спектров вертикальной и горизонтальной компонент скорости ветра на 70-метровой метеорологической вышке, выполненные в Институте физики атмосферы АН СССР, привели к значениям отношения одномерных спектральных плотностей г( ) и Ei(k), удовлетворительно согласующимся с предсказаниями, вытекающими из предположения о локальной изотропии (см. ниже стр. 428). Хорошо согласуются с этими предсказаниями и значения отношений структурных функций D (г) и D i (г), построенных по данным измерений пульсаций скорости в морском проливе, выполненных Данном (1965). Напомним также про результаты Кистлера и Вребаловича (1966), о которых упоминалось в сноске на стр. 418. Наконец, специальное внимание проверке локальной изотропии было уделено в работах М. Гибсона (1962, 1963). измерившего с помощью малоинерционного термоанемометра одномерные спектры продольной и поперечной компонент скорости и E ik) в осесимметричной воздушной турбулентной струе с числом Рейнольдса Ud — b- 10 , где d — начальный диаметр струи, U — скорость на оси струи на расстоянии 50d от ее начала (см. рие. 61а). Измеренные в опытах Гибсона спектр внергии Bi(fe) и спектр диссипации энергии t Ei k) почти не перекрывались, так что здесь следовало ожидать не только локальной [c.420]

Для определения локальных характеристик движения и теплообмена жидкостей и газов используются уравнения, следующие из основных физических законов сохранения массы, количества движения, энергии в сочетании с обобщенным законом вязкого течения Ньютона и законом теплопроводности Фурье. Это приводит к уравнениям неразрывности, движения и энергии, которые дополняются функциями свойств жидкости от температуры и давления. При отсутствии турбулентности в химически однородных однофазных изотропных средах полученная система уравнений является замкнутой. Эти уравнения справедливы и для описания мгновенных характеристик течения в пределах микромасщтаба турбулентного потока. [c.230]

Как уже отмечалось, конкретизация разработанных теоретических подходов к описанию многокомпонентных турбулентных сред проведена применительно к актуальным аэрономическим проблемам и моделированию процессов, в связи с которыми эти подходы получили свое дальнейшее развитие. Детально исследован диффузионный перенос в верхней атмосфере планеты на основе систематического использования обобщенных соотношений Стефана-Максвелла. Рассмотрена диффузионно-фотохимическая модель химического состава и температуры нейтральной атмосферы Земли в области верхней мезосферы - нижней термосферы и дана оценка величины усредненного по времени коэффициента турбулентной диффузии. Разработана методика полуэмпирического моделирования изотропных коэффициентов турбулентного обмена в стратифицированном в поле силы тяжести, многокомпонентном газовом потоке с поперечным сдвигом гидродинамической скорости. Получены универсальные алгебраические выра-л<ения для определения коэффициентов турбулентной вязкости и температуропроводности смеси в вертикальном направлении, зависящие от локальных значений кинетической энергии турбулентных пульсаций, динамических чисел Ричардсона, Колмогорова и турбулентного числа Прандтля, а также от внешнего [c.314]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...