Турбулентные профили

Таким образом, если основные предпосылки рассмотренной модели турбулентного переноса импульса справедливы, можно ожидать, что измеренные турбулентные профили скорости в координатах и+, у+ образуют единую универсальную кривую — логарифмическую в большей части поперечного сечения потока и приближающуюся к линейной в пристеночной области. Подобные зависимости действительно были установлены экспериментально. [c.91]

Согласно этому выражению все профили являются подобными и могут быть представлены единственной безразмерной кривой. Профили ламинарного пограничного слоя такл<се обладают таким подобием ( 10-2 и рис. 10-4). Однако турбулентные профили не вполне подобны, и формула (12-32) может применяться для различных интервалов чисел Рейнольдса при условии, что константа т варьируется. [c.265]

Если течение ламинарное, переход начинается в некоторой точке-между А VI В после пересечения области замыкающего скачка течение в следе становится полностью турбулентным. Профили скорости между точками А жВ такие же, как на границах сверхзвуковой струи, истекающей в окружающее затопленное пространство. Внутри зоны отрыва происходит медленное циркуляционно движение, вызванное вязкостью воздуха [14]. Установившееся равновесие между донным давлением и положением линии BBt обеспечивается благодаря эжектирующему влиянию внешнего потока на течение в зоне отрыва. Часть воздуха вытекает из зоны отрыва, вызывая увеличение угла поворота потока в точке А и уменьшение давления в зоне отрыва. Линия BBi перемещается к донному срезу, при этом отношение давлений в замыкающем скачке возрастает, затрудняя течение эжектированного воздуха и воздуха, движущегося с малой скоростью в пограничном слое, против возрастающего давления в скачке. Противодействие этого эффекта эжектированию внешним потоком воздуха из отрывной зоны, снижающему давление в ней, способствует установлению равновесных условий в донном течении. Качественный характер течения вблизи донного среза за двумерным телом аналогичен. [c.28]

Позднее отсасывание пограничного слоя стало применяться также для уменьшения сопротивления трения. Для этого щель располагается в таком месте обтекаемого контура, чтобы точка перехода ламинарной формы течения в пограничном слое в турбулентную отодвинулась как можно дальше вниз по течению. В результате пограничный слой остается ламинарным на большем протяжении стенки, что и приводит к уменьшению сопротивления трения, так как последнее при ламинарном течении меньше, чем при турбулентном (см. рис. 14.9). Эффект, достигаемый в этом случае — сохранение пограничного слоя ламинарным,— объясняется двумя причинами. Во-первых, вследствие отсасывания пограничный слой делается тоньше, что уменьшает наклонность течения в нем к переходу из ламинарной формы в турбулентную [ ]. Во-вторых, в ламинарном пограничном слое профили скоростей имеют при отсасывании несколько иную форму, чем без отсасывания, и притом такую, которая даже при одинаковой толщине слоя также уменьшает наклонность течения к переходу из ламинарной формы в турбулентную (профили скоростей делаются более полными, см. рис. 14.6). К вопросу о переходе течения в пограничном слое из ламинарной формы в турбулентную, в частности, и при отсасывании, мы вернемся в главе ХУП. [c.355]

Изменение распределения скоростей при переходе ламинарной формы течения в турбулентную можно использовать для простого способа определения положения точки перехода (точнее говоря, области перехода). Принцип такого определения пояснен на рис. 16.6. Трубка для измерения динамического давления или трубка Пито устанавливается параллельно стенке на таком от нее расстоянии, на котором ламинарный и турбулентный профили скоростей дальше всего отстоят один от другого. Если теперь передвинуть трубку вдоль стенки, не меняя расстояния между ними, и пропустить ее через область перехода вниз по течению, то она покажет почти внезапное повышение динамического или соответственно полного давления. [c.420]

Отрыв наступает при от 1,8 до 2,4. Измерения показывают, что турбулентные профили скоростей могут быть представлены в виде однопараметрического семейства кривых. В таком случае между обоими формпараметрами т] и Н12 должна существовать однозначная связь, что и подтверждается измерениями (рис. 22.6). Если принять, что распределение скоростей описывается степенным законом [c.604]

Это говорит о резком отличии формы профиля скоростей в турбулентном движении от параболы скоростей в ламинарном движении. Иа рис. 246 профили скоростей нанесены в координатах ( ///,пах,. У/й), и это отличие отчетливо видно. Можно заметить, что турбулентные профили [c.728]

В последние годы при исследовании шума дозвуковых турбулентных струй обнаружены новые явления, что позволило уточнить существующие представления о при[юде и закономерностях турбулентного шума и наметить пути его снижения. Было, в частности, показано, что шум турбулентной струи определяется не только начальными параметрами истечения (начальные профили скорости, энергии и масштаба турбулентности), но и влиянием наложенного акустического поля. Оказалось, что если не учитывать влияние самих установок и различных технических устройств, находящихся в акустически возбужденном состоянии, то их аэродинамические и акустические характеристики могут заметно отличаться от соответственных характеристик чистой турбулентной струи [3]. [c.126]

Рис. 6.24. Профили скоростей при ламинарном (/) и турбулентном течениях в трубах

На рис. 6.24 приведены эмпирические кривые распределения скоростей турбулентного потока при разных числах Re, построенные по данным опытов Никурадзе, и для сравнения показана кривая, рассчитанная по формуле (6.29), соответствующей ламинарному режиму. Можно видеть, что профили скоростей для турбулентного потока более равномерные, чем для ламинарного. Это объясняется выравнивающим действием турбулентного перемешивания. [c.165]

Величина j = (i7 — u) u носит название дефекта скорости. Если теперь установить каким-либо способом вид зависимости / 0 = /т (il) и / (ri), то по формулам (9.16) и (9.17) можно построить безразмерные профили скорости в вязком подслое и в турбулентной области соответственно. В рассматриваемом методе для функции т (т ) принимается аппроксимация полиномом [c.375]

В переходной области форма профиля скорости уже не сохраняется параболической, а зависит от коэффициента перемежаемости. Поскольку здесь возможно существование как ламинарного, так и турбулентного режима, то одному и тому же числу Рейнольдса могут соответствовать разные профили скорости. [c.168]

Изменения граничных условий течения могут влиять на форму профиля скорости в поперечном сечении потока. Установлено, что профили скорости, имеющие точки перегиба (как, например, в зоне отрыва пограничного слоя), являются неустойчивыми и характеризуют тенденцию к возникновению турбулентности. [c.395]

Рис. 198. Профили скоростей плоской турбулентной струи

Рейнольдса в пограничном слое происходит перестройка течения, вызванная увеличением полной вязкости по сравнению с исходной молекулярной. Вычисленное изменение полной безразмерной вязкости (ij/ x = ф в пограничном слое в переходной области показано на рис. 7.11. В случае ламинарного режима (малые числа Re ) при сделанных предположениях вязкость постоянна в пограничном слое (ф = 1), с увеличением числа Re на графике функции ф возникает максимум, который достигает больших значений при турбулентном режиме течения. Существенной перестройке в переходной области подвергаются также профили скорости, результаты расчетов показаны на рис. 7.12. [c.263]

Профиль скорости при соответствующем значении г может быть определен из равенства (8.44). Результаты расчетов профилей скорости при различных числах Re представлены на рис. 8.2. Получен характерный для турбулентного течения Куэтта S-образный вид профилей скорости. С уменьшением числа Рейнольдса г течение перестраивается, а профили скорости приближаются к линейному, характерному для ламинарного режима. Для сопоставления на рис. 8.2 показаны также результаты измерений профиля скорости. Расчеты согласуются с измерениями. [c.281]

Расчеты по формуле (8.70) можно проводить, если известны выражения р/р , 1Д.а,/ Ле. Если принять, что числа Прандтля и Шмидта, определенные по коэффициентам турбулентного переноса, мало отличаются от единицы, профили скорости, концентраций компонентов и полной энтальпии будут подобны в турбулентном ядре [c.288]

В работе ([38], ч. 2) приведены результаты исследований структуры турбулентного пограничного слоя, которые позволили получить профили продольной и поперечной составляющих скорости, измерить интенсивность турбулентных пульсаций и касательных напряжений, а также провести спектральный анализ течения на плоской проницаемой пластине при вдуве воздуха. Измерения проводились в дозвуковой аэродинамической трубе со скоростью потока в рабочей части 10 м/с. Параметр вдува перед пористым участком длиной 1030 и щириной 400 мм изменялся в диапазоне 0,05 с [c.461]

Профили скоростей при турбулентном движении в круглой трубе [c.273]

После интегрирования последних выражений получим профили осредненных температур и концентраций в турбулентном ядре [c.293]

СССР проф. М, А. Великановым, разрабатывавшим вопросы русловой гидравлики и проблемы турбулентности, проф. В. М. Маккаве-евым, автором теории турбулентного перемешивания, акад. А. Н. Кол.могоровым, разработавшим вместе с А. М. Обуховым теорию локальной структуры турбулентных пульсаций, Л. Г. Лойцянским, А. А. Фридманом и др., разрабатывающими статистическую теорию турбулентности, Е. М. Минским, выполнившим ряд точных экспериментальных исследовании турбулентных течений, и др. [c.81]

Различные исследователи предложили универсальные турбулентные профили скорости вблизи стенки ( закон стенки ) в виде одного, двух или трех алгебраических уравнений. Рассмотрим теперь эти модели, начиная с модели, описываемой тремя уравнениями. Мартинелли [Л. 8] обобщил обширные опытные данные Никурадзе [Л. 9] с помощью трехслойной схемы. При у+<5 опытные данные хорошо соответствуют уравнению (6-25). Эту область, где и = 0, назвали ламинарным подслоем. При г/+>30 опытные данные хорошо соответствуют логарифмической кривой, т. е. уравнению (6-30), если считать, что eHS>V. Эта область была названа турбулентным ядром. Область, в которой существенно влияние как ей, так и V, назвали промежуточным (буферным) слоем. Полный универсальный профиль скорости описывается следующей системой уравнений [c.92]

Рисунок 3а иллюстрирует ламинарный и турбулентный профили скорости на входе в сопло, границы ядра потока и пограничного слоя для турбулентного течения. При определении этой границы (или то же самое, что толгци-ны пограничного слоя 5) существует некоторая неопределенность. Так, изменение скорости в пограничном слое и приближение ее к величине скорости в ядре потока происходит асимптотически (рис. 1.36), и не очевидно, какая точка на профиле скорости есть граница пограничного слоя. Естественно, что эта граница должна быть выбрана на таком расстоянии от твердой стенки, чтобы включить бг льшую часть изменения скорости потока в пограничном слое. Обычно толщина пограничного слоя 5 с использованием профиля скорости выбирается как 899 при ъи = 0,99 Ж, где Ж — скорость в ядре потока, т. е. где скорость в слое отличается всего на 1% от скорости Ж (рис. 1.36). [c.35]

Результаты измерений свидетельствуют о том, что чем больше неравномерность поля скоростей на входе в диффузор, тем более вытянутыми получаются профили скорости на начальном участке. Вместе с тем (см. рис. 1.14) в последующих сечениях диффузора увеличение неравномерности скоростей на входе (увеличение относительной длины проставки) ускоряет выравнивание поперечного распределения скоростей по длине диффузора профили скорости при х > 4 и /у = 20 и соответственно х > 8 и 0 = 1 более пологие (да сшах меньше), чем при = 0. Более ускоренное выравнивание потока объясняется, как и выше, интенсификацией турбулентного перемешивания при наличии проставки перед диффузором. [c.26]

На рис. 1.32 для сравнения приведены профили скорости для всех трех случаев. Следует отметить, что влияние расширения и сужения труб на распределение скоростей принципиальвю одинаковое для турбулентного и ламинарного течений. [c.38]

Существует два способа расчета параметров жидкости в пограничном слое. Первый способ заключается в численном решении системы дифференциальных уравнений пограничного слоя, впервые полученных Прандтлем, и основывается на использева-нии вычислительных машин. В настоящее время разработаны различные математические методы, позволяющие создавать рациональные алгоритмы для решения уравнений параболического типа, к которому относится уравнение пограничного слоя. Такой подход широко используется для определения характеристик ламинарного пограничного слоя. Развиваются приближенные модели турбулентности, применение которых делает возможным проведение расчета конечно-разностными численными методами и для турбулентного потока. Второй способ состоит в нахождении методов приближенного расчета, которые позволяли бы получить необходимую информацию более простым путем. Такие методы можно получпть, если отказаться от нахождения решений, удовлетворяющих дифференциальным уравнениям для каждой частицы, и вместо этого ограничиться отысканием решений, удовлетворяющих некоторым основным уравнениям для всего пограничного слоя и некоторым наиболее важным граничным условиям на стенке и на внешней границе пограничного слоя. Основными уравнениями, которые обычно используются в этих методах, являются уравнения количества движения и энергии для всего пограничного слоя. При этом, однако, необходимо задавать профили скорости и температуры. От того, насколько удачно выбрана форма этих профилей, в значительной степени зависит точность получаемых результатов. Поэтому получили распространение методы расчета параметров пограничного слоя, в которых для нахождения формы профилей скорости и температуры используются дифференциальные уравнения Прандтля или их частные решения. Далее расчет производится с помощью интегрального уравнения количества движения. [c.283]

Для ламинарного пограничного слоя как несжимаемой жидкости, так и сжимаемого газа при переменном давлении во внешнем потоке суп] ествуют различные методы расчета. Наиболее точные методы основываются на численном интегрировании дифференциальных уравнений и требуют применения вычислительных машин. Для турбулентного пограничного слоя несжимаемой жидкости разработаны приближенные, полуэмпириче-ские методы расчета. В случае небольшого градиента давления во внешнем потоке расчет турбулентного пограничного слоя сжимаемой жидкости может быть произведен при условии, что влияние градиента давления учитывается лишь в интегральном соотношении количества движения (59). При этом считается, что профили скорости и температуры, а также зависимость напряжения трения от характерной толщины пограничного слоя имеют такой же вид, как и в случае обтекания плоской пластины. [c.338]

Опыты показывают, что профили избыточных значений скорости, температуры и концентрации примеси как в затопленной турбулентной струе, так и в струе, распространяющейся в спутном потоке, имеют одинаковую универсальную форму. На рис. 7.2 приве ден универсальный профиль скорости, полученный в опытах Форсталя и Шапиро ) в основном участке осесимметричной струи воздуха, втекающей в воздушный поток того же направления и той же температуры, причем безразмерные избыточные значения скорости Au/Aum построены в зависимости от безразмерных ординат г//уо,5и. [c.363]

Принимая во внимание наличие ламинарного подслоя с линейным профилем скорости и полагая, что в канале, как и в случае турбулентного пограничного слоя, параметры подслоя, согласно (246), (247) и (253), отвечают постоянному значению локального числа Рейнольдса на его границе К л =ндНлбл/М.=Лл = = 156, т. е. Цл = бпД = 12,5, получим (в пределах двухслойной модели течения) с помощью уравнений (255), (258) и (260) напряжения трения на стенке канала и профили скорости при соответствующих ориентациях магнитного поля. [c.257]

Выполняя профиль таким, чтобы его наиболее толстое сечение, приблизительно или точно совпадающее с сечением минимума давления, располагалось по возможности близко к задней кромке профиля, можно увеличить или затянуть участок ламинарного пограничного слоя и уменьшить участок турбулентного. При этом общее сопротивление трению уменьшится. Такие профили называют ламинаризованными. [c.398]

Закон четвертой степени убывания добавочной вязкости при у О подтверждается известными опытными данными Дайслера и Хэнретти. Поскольку константы р и /и в формуле для полной вязкости получены для случая частного течения у плоской пластины, применение формул (1.86), (1.88), (1.90) для более общих случаев течений возможно при условии, если показана универсальность принятых констант. Были сопоставлены теоретические профили скорости с экспериментальными, полученными для течений со вдувом и отсосом на стенке, с продольным градиентом давления рассмотрены и сопоставлены с опытом расчеты других, более сложных течений. Удовлетворительное соответствие расчетных данных экспериментальным, полученное для различных течений, свидетельствует о достаточной универсальности принятых констант (1.90). Это дает основание использовать коэфкфициент полной вязкости для решения более общих задач турбулентного пограничного слоя. [c.48]

В настоящее время теоретически достаточно полно исследованы условия возникновения первой области, т. е. условия устойчивости ламинарного пограничного слоя. Результатом этого исследования является определение теоретического критического числа Рейнольдса (предела устойчивости). Знание этого числа еще не дает возможности указать начало развитого турбулентного течения, т. е. положение точки перехода и соответствующее значение критического числа Рейнольдса. Проблема эта изучена недостаточно полно, и в последнее время особенно широкое развитие получили различные методы исследований перехода в аэродинамических трубах, при помощи которых получена достаточно обширная информация о возникновении турбулентности. Найденное при таких исследованиях положение точки перехода принято обычно характеризовать экспериментальным критическим числом Рейнольдса. Несмотря на известную ограниченность, расчетные методы теории устойчивости имеют большое практическое значение. Они позволяют сравнивать ламинарные пограничные слои с точки зрения возникающих явлений, обусловливающих переход в турбулентное состояние, определять вид обтекаемой поверхности, обеспечивающий сохранение устойчивого ламинарного течения (ламинаризированные профили), отыскивать условия такого сохранения другими методами (в частности, при помощи отсоса пограничного слоя). [c.89]

Отсос является важным средством ламинаризации пограничного слоя (стабилизации ламинарного движения), чем обеспечивается снижение сопротивления трения, атакже теплопередачи. Физически эффект ламинаризации объясняется тем, что при помощи отсоса устраняются очаги пульсационного движения,характерного для турбулентного пограничного слоя. Отсос способствует уменьшению толщины пограничного слоя и, как следствие, задерживает его переход в турбулентное состояние. Вместе с тем профили скоростей ламинарного слоя с отсосом имеют форму, которая более устойчива даже при равных толщинах. При этом, как показывают исследования, отсос влияет на форму профиля так же, как снижение давления. [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...