Полуэмпирическая теория пути перемешивания

ПОЛУЭМПИРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПУТИ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ [c.123]

При решении задач турбулентного пограничного слоя для смеси газов можно следовать путем обобщения полуэмпирической теории турбулентности. Такое обобщение дано в нашей работе [Л. 1]. В ней дается полное решение задачи о турбулентном пограничном слое пластинки в предположении равенства путей перемешивания l=lg=ly = ky, где у — расстояние от стенки. [c.103]

Самостоятельным направлением в теории турбулентности, исторически предшествующим упомянутым выше, была разработка так называемых полуэмпирических теорий турбулентности. Созданием первых таких теорий гидродинамика обязана Дж. Тейлору и Л. Прандтлю введшим плодотворное понятие пути перемешивания . В то время как Прандтль рассматривал перенос и перемешивание импульса, Тейлор в основу своей теории положил переноси перемешивание завихренности . Дальнейшее развитие нолу-эмпирических теорий связано с гипотезой о локальном кинематическом подобии поля турбулентных пульсаций, предложенной Т. Карманом и обобщенной Л. Г. Лойцянским [c.300]

Полуэмпирические теории турбулентности строятся на основе аналогии между турбулентностью и молекулярным хаосом. В них основную роль играют такие понятия, как путь перемешивания (аналог средней длины свободного пробега молекул), интенсивность турбулентности (аналог средней скорости движения молекул), коэффициенты турбулентной вязкости, теплопроводности и диффузии. На основе той же аналогии делается предположение о существовании линейной зависимости между тензором турбулентных напряжений и тензором средних скоростей деформации, а также турбулентным потоком тепла (или пассивной примеси) и средним градиентом температуры (или концентрации примеси). Эти предполагаемые зависимости дополняются еще некоторыми гипотезами, общий вид которых устанавливается с помощью качественных физических рассуждений или же подбирается из соображений простоты. Принятые предположения (или какие-либо простые следствия из них) проверяются на эмпирическом материале, и при этом попутно находятся значения постоянных, входящих в используемые полуэмпирические соотношения. [c.14]

Часто, однако, выбор приемлемого допущения о величине К наталкивается на трудности. Для облегчения этого выбора были разработаны другие полуэмпирические теории, во многих из которых основную роль играет понятие пути перемешивания, введенное Прандтлем (1925) (в слегка отличной форме та же идея еще раньше высказывалась Тэйлором (1915)). [c.321]

Перейдем теперь к предложенной Тэйлором теории переноса вихря — второй основной полуэмпирической теории. Ее появление было связано с попыткой учета влияния пульсаций давления на перемещающиеся жидкие частицы, приводящего к изменению их импульса и поэтому не позволяющего считать импульс консервативной примесью, сохраняющейся при перемещении элементов жидкости. Исходя отсюда Тэйлор (1915), впервые введя понятие пути перемешивания , в отличие от Прандтля предположил, что путь перемешивания должен существовать для вихря скорости, а не для импульса впоследствии эту идею он развил более подробно (см. Тэйлор (1932)). [c.323]

Расчет турбулентного пограничного слоя при несжимаемом течении пока еще не вышел из стадии полуэмпирической теории. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в таком же положении находится и расчет сжимаемого турбулентного пограничного слоя. При несжимаемых турбулентных течениях в качестве исходного пункта для расчета пограничного слоя использовались изложенные в главе XIX гипотеза пути перемешивания Прандтля, гипотеза подобия Кармана и универсальный пристеночный закон распределения скоростей. В многочисленных работах были сделаны попытки перенести эти гипотезы на сжимаемые течения и таким путем создать полуэмпирические теории для расчета сжимаемых турбулентных пограничных слоев, однако при этом каждый раз приходилось вводить новые допущения. Но так как наши знания о механизме турбулентности сжимаемых течений пока еще очень несовершенны, то попытки переноса полуэмпирических теорий турбулентности, созданных для несжимаемых течений, на сжимаемые течения сопряжены с большой неуверенностью. [c.639]

Каждая из названных теорий, ввиду своего полуэмпирического характера, имеет ограниченную область применения. Так, например, теория переноса завихренности используется главным образом для расчета струйных течений теория Кармана используется только для расчета турбулентного пограничного слоя. Теория переноса импульса (при различных дополнительных предположениях об изменении пути перемешивания поперек потока) используется как для расчета пограничного слоя, так и струйных течений. [c.587]

Используя из полуэмпирической теории турбулентности понятие пути перемешивания и учитывая соотношения [c.245]

Полуэмпирические теории турбулентности строятся на основе аналогии между турбулентностью и молекулярным хаосом. В них основную роль играют такие понятия, как путь перемешивания (аналог средней длины свободного пробега молекул), интенсивность турбулентности (аналог средней скорости движения молекул), коэффициенты турбулентной вязкости, теплопроводности и диффузии. На основе той же аналогии делается предположение о существовании линейной зависимости между тензором турбулентных напряжений и тензором средних скоростей деформации, а также турбулентным потоком тепла (или пассивной примеси) и средним градиентом температуры (или концентрации примеси). Эти предполагаемые зависимости дополняются затем еще некоторыми гипотетическими закономерностями, общий вид которых устанавливается с помощью качественных физических рассуждений или же просто подбирается наудачу из соображений простоты. Далее принятые предположения (или какие-либо простые следствия из них) проверяются на эмпирическом материале, и при этом попутно находятся значения неопределенных постоянных, входящих в используемые полуэмпирические соотношения. Если результаты проверки оказываются удовлетворительными, то полученные выводы распространяются на целый класс турбулентных течений, родственный тем, к которым относились выбранные для проверки теории эмпирические данные. [c.19]

Часто, однако, понятие коэффициента турбулентной вязкости (или теплопроводности, или диффузии) ничем не облегчает задачу исследования турбулентных потоков в связи с тем, что выбор приемлемого допущения об этой величине наталкивается на большие трудности, и неясно, чем при таком выборе следует руководствоваться. Для облегчения этого выбора были разработаны некоторые другие полуэмпирические теории, во многих из которых основную роль играет понятие пути перемешивания, [c.294]

Другая полуэмпирическая теория турбулентных струй, предложенная Рейхардтом, базируется на аналогиях между процессами турбулентного и, голекуляркого переноса. В основе этой теории лежит предположение о постоянстве (для каждого поперечгюго сечения зоны турбулентного смешения) некоторого коэффициента 8, названного коэффициентом турбулентного обмена. Этот коэффициент определяется величиной произведения пути перемешивания / п на составляющую пульсации скорости в направлении оси у. [c.468]

Рейнольдса Тг = —рщи], являющихся лишними неизвестными в уравнениях Рейнольдса (1.3). Вид этих неизвестных (т. е. их зависимость от пространственных координат и времени), по-видимому, должен в значительной мере определяться крупномасштабными особенностями течения, т. е. в первую очередь полем средней скорости и. При определении общего характера зависимости от и можно опереться на внешнюю аналогию между беспорядочными турбулентными пульсациями и молекулярным хаосом и попытаться использовать методы кинетической теории газов. Поскольку в кинетической теории газов очень большую роль играет понятие средней длины свободного пробега молекул 1т, в теории турбулентности при таком подходе прежде всего вводится понятие пути перемешивания I (независимо друг от друга предложенное двумя создателями полу-эмпирического подхода к исследованию турбулентности Дж. Тейлором и Л. Прандтлем), определяемого как среднее расстояние, проходимое отдельным турбулентным образованием ( молем жидкости), прежде чем оно окончательно перемешается с окружающей средой и потеряет свою индивидуальность. Другим важным понятием кинетической теории газов является понятие средней скорости движения молекул в полуэмпирической теории турбулентности ему соответствует понятие интенсивности турбулентности — средней кинетической энергии турбулентного движения единицы массы жидкости. Наконец, ньютоновой гипотезе о линейности зависимости между вязким тензором напряжений (Тц и тензором скоростей деформации ди дх] + дщ1дх1 (причем коэффициентом пропорциональности в этой зависимости является коэффициент вязкости р1тЬт) в полуэмпирической теории турбулентности Прандтля отвечает гипотеза о линейности зависимости между напряжениями Рейнольдса и скоростями деформации осредненного течения. [c.469]

В случае стратифицированной по плотности жидкости (скажем, в случае плоскопараллельных течений с отличными от нуля вертикальными градиентами средних скорости и температуры) положение осложняется, так как здесь характерный масштаб возмущений Z — Z(z) (путь перемешивания полуэмпирической теории), очевидно, должен зависеть от степени устойчивости расслоения, т. е. от профиля плотности р = p(z). Общий подход к анализу турбулентности в таких течениях будет указан ниже пока же мы заметим только, что, как показали С, С. Зилитинкевич и Д. Л. Лайхт-ман (1965), в этом случае неплохого согласия с эмпирическими данными можно добиться, определив I (г) при помощи следующего обобщения классической формулы Кармана [c.470]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...