ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТУРБУЛЕНТНОГО ДВИЖЕНИЯ

Турбулентное движение жидкости, являющееся наиболее распространенным в природе и технике, представляет в то же время одно из сложнейших гидравлических явлений. Несмотря на многочисленные исследования в этой области строгая теория турбулентного режима движения до настоящего времени еще не создана, поэтому при решении практических задач наряду с использованием отдельных теорий и положений приходится широко пользоваться экспериментальными данными и эмпирическими формулами. Для описания основных закономерностей турбулентного движения и установления расчетных зависимостей в гидродинамике широкое распространение получила полуэмпирическая теория Прандтля— Кармана, созданная ими на основе схематизированной модели турбулентного потока. [c.76]

Прежде чем рассматривать влияние этих явлений на распространение звука, мы познакомимся в этом параграфе с основными закономерностями турбулентного движения. Теория турбулентности образует весьма обширную и далеко еще не полностью разработанную область гидро- и аэродинамики. В конце книги читатель найдет ссылки на основную литературу по этому вопросу. [c.57]

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТУРБУЛЕНТНОГО ДВИЖЕНИЯ. [c.89]

Основным методом изучения закономерностей турбулентного движения до сих пор служат экспериментальные исследования различные теории турбулентности все еще имеют лишь вспомогательное значение. [c.15]

В предыдущем разделе были подробно рассмотрены основные закономерности турбулентных течений жидкости в пограничном слое над неограниченной плоской пластинкой. Полученные выводы мы сравнивали с эмпирическими данными, относящимися как к искусственным течениям, создаваемым в лаборатории, так и к наблюдаемым в атмосфере движениям воздуха вблизи поверх-ности Земли. При этом, однако, пришлось оговорить, что из наблюдений в атмосфере для данной цели могут использоваться только наблюдения, относящиеся к нейтральной (безразличной) стратификации, т. е. к тем случаям, когда в нижних слоях воздуха средняя температура практически не меняется с высотой. Но такая нейтральная стратификация довольно редко наблюдается в природе. Действительно, днем температура обычно заметно понижается с высотой, а ночью она, как правило, повышается с высотой (как говорят, имеет место инверсия температуры), так что нейтральной стратификация оказывается лишь в течение небольших промежутков времени перед заходом и после восхода [c.370]

В подавляющем большинстве практически важных случаев течения жидкости и газа носят неупорядоченный, случайный характер, сопровождаются трехмерными пульсациями скорости и каскадом вихрей самых различных размеров. Такие движения называют турбулентными, и познание закономерностей таких движений является одной из основных (если не самой важной) задач современной гидрогазодинамики. По турбулентным течениям к настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал, позволяющий для многих случаев с достаточной точностью решать задачи о сопротивлении тел в потоке и задачи тепломассообмена. Однако до сих пор не существует замкнутой системы уравнений турбулентного течения даже для потока несжимаемой жидкости. [c.12]

Таким образом, проведенный упрощенный теоретический анализ позволяет уловить основные закономерности распределения скоростей при турбулентном движении в круглой трубе. Необходимость использования двух [c.579]

Основные закономерности процессов фильтрования. Вследствие малого диаметра поровых каналов в фильтрующих перегородках и слое осадка фильтрование обычно происходит при режиме ламинарного течения и очень редко - при переходном и турбулентном режимах. Число Рейнольдса при движении жидкости в пористой среде можно определить по формуле Павловского [c.218]

Для ламинарных движений своеобразие свободных движений сводится лишь к отсутствию характерного для твердой стенки граничного условия равенства нулю скорости жидкости на обтекаемой поверхности. В случае же турбулентного движения, как сейчас будет показано, специфическая форма эпюры скоростей позволяет упростить основную закономерность трения. [c.654]

Таким образом, проведенный упрощенный теоретический анализ позволяет уловить основные закономерности распределения скоростей при турбулентном движении в круглой трубе. Необходимость использования двух эмпирических констант сохраняется и в далее излагаемой более точной теории, которая, так же как и изложенная выше, относится к числу полуэмпирических теорий. [c.726]

В результате проведения экспериментальных исследований закономерности отклонения турбулентных струй, вытекающих из осесимметричных отверстий в стенке распределителей круглого сечения, подтверждена правильность теоретических выражений (64) и (72), определяющих величину проекции скорости истечения струй на ось трубы 0 и угла отклонения струй от основного направления поступательного движения потока ф. Кроме того, установлено влияние параметра й на режим истечения струй из отверстий по длине дырчатого распределителя. Устойчивый режим истечения струй с минимальной невязкой угла отклонения струй (2,5%) наблюдается при 3 < 5. При < 3 режим истечения струй оказывается неустойчивым форма струй некомпактна, а направление их непрерывно изменяется относительно оси отверстий. [c.66]

В настоящее время разработаны и успешно применяются численные методы-решения многих теплофизических задач расчет температурного состояния-твердых тел, температурных полей в потоках жидкости и газа, в жидких и газовых прослойках, заключенных в неподвижные или вращающиеся полости исследование закономерностей движения теплоносителя с целью выявления механизма процессов теплообмена исследование структуры пограничного слоя, теплообмена и трения на твердой поверхности и т. п. Одним из наиболее успешно развивающихся направлений использования математического эксперимента в теплофизических исследованиях является изучение закономерностей тепломассообмена и трения в потоках жидкости и газа с использованием теории пограничного слоя. Поэтому в качестве примера рассмотрим более подробно основные этапы математического эксперимента по исследованию сопротивления трения и теплоотдачи турбулентного потока к твердой поверхности. Ограничим задачу случаем стационарного течения несжимаемой жидкости с постоянными теплофизическими свойствами около гладкой плоской поверхности (в общем случае проницаемой). [c.66]

В отличие от системы (14.45) система уравнений турбулентного пограничного слоя (14.62) является незамкнутой. Число уравнений равно трем, а число неизвестных функций — пяти О, Шх, Wy, и Vт. Следовательно, необходимо добавить еще два уравнения — для определения величин йт и Vт. Как и прочие уравнения, два этих новых уравнения должны явиться результатом выражения некоторых закономерностей в математической форме. Основные физические законы сохранения энергии, импульса и массы уже использованы для уравнений энергии, движения и сплошности. Речь может идти, таким образом, о некоторых теориях и гипотезах, объясняющих механизм турбулентного переноса импульса и теплоты. [c.363]

Современная гидродинамика при изучении турбулентного режима идет по иному пути и использует в основном статистический метод исследования, рассматривающий не истинные, а сглаженные — средние по времени характеристики потока. На основании всестороннего теоретического и экспериментального исследования с помощью этого метода можно не только установить основные качественные закономерности, объясняющие механизм движения, но и получить (что особенно важно для практических целей) определенную их количественную оценку. [c.114]

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]

Основным методом изучения закономерностей турбулентного движения ещё и до сих пор служит экспериментальный метод различные теории турбулентности играют пока лишь вспомогательную роль. В предшествующих главах было показано, что отдельные случаи ламинарных течений могут быть изучены с помощью решения соответственных краевых задач либо на основе точных уравнений движения вязкой жидкости, либо на основе приближённых уравнений, полученных из точных с помощью отбрасывания групп отдельных слагаемых. При этом решения задач включали в себе коэффициент вязкости жидкости и параметры самой задачи и не содержали в себе какие-либо произвольные постоянные, за определением которых необходимо было обращаться к отдельным опытам, воспроизводящим рассматриваемую задачу. Существующие же теории турбулентности ещё не позволяют отдельные случаи турбулентных движений изучать с помощью решения краевых задач на основе каких-либо дифференциальных уравнений. [c.437]

Назначение работы. Работа посвящена изучению основных закономерностей теплоотдачи при турбулентном движении воздуха в равномерно обогреваемой круглой трубе onst). Требуется определить коэффициенты [c.166]

При анализе воздействия на ИПТ входных сигналов (основного и помехосоздающих) предполагалось, что закономерности изменения их от времени заранее определены, т.е. эти воздействия являются детерминированными. Более точно, все входные сигналы в реальных условиях нежестко заданные, и их следует считать случайными функциями времени. Типичный пример — изменение температуры и скорости движения потока газа или жидкости при турбулентном нестационарном режиме его течения. При турбулентном движении скорость и температура в выбранной точке потока неупорядоченно изменяют -я, пульсируют около некоторых средних значений. Эти пульсации наб да.ются и в случае, когда средние скорость и температура потока по стоянны во времени, г.е. течение является стационарным и изотермическим. Для турбулентного потока понятие его истинной температуры тер,чет свою ценность, и при ее количественном определении используют вероятностные характеристики, применяемые в теории случайных (стохастических) процессов. [c.73]

Ричардсон высказал эти соображения лишь в качественной форме и не сделал из них никаких выводов на языке математики. Но его интуиция была столь глубока, что в работе 1926 г. он сумел чисто эмпирически установить один из общих количественных законов мелкомасштабных турбулентных движений, вытекающих из математической теории, основанной на представлениях о каскадном процессе передачи энергии по спектру масштабов эффективный коэффициент диффузии облака примеси в среде с развитой турбулентностью пропорционален размеру облака в степени четыре трети. В 1941 г., когда Колмогоров и Обухов сформулировали основные положения количественной теории мелкомасштабных компонент турбулентности, закон четырех третей Ричардсона был единсктвенным эмпирическим результатом, указывавшим на существование каких-то простых общих закономерностей, управляющих мелкомасштабной структурой турбулентности. [c.16]

Для понимания основных закономерностей переноса тепла в жидком гелии II существенным является следующее обстоятельство. Эффективность процесса переноса обусловлена отсутствием взаимодействия сверхтекучей компоненты с нормальной компонентой или со стенками сосуда. Как для переноса массы, так и для переноса тепла сверхтекучая компонента должна обладать количеством движения н кинетической энерпией, а это может привести к возбуждению частиц сверхтекучей компоненты я их взаимодействию с нормальной компонентой или граничными поверхностя ми. Следовательно, существует некоторое пороговое значение кинетической энергии, определяющее максимальную скорость течения, в котором отсутствуют трение и перенос тепла. Возмущения, которые развиваются в сверхтекучей компоненте выще этого порога, многие авторы связывают с возникновением турбулентности в сверхтекучей компоненте [7]. Часто наблюдается вторая критическая ситуация, которая является следствием развития обычной турбулентности в нормальной компоненте. [c.349]

Схема переходного процесс а. Допустим, что мы имеем дело с устойчивым ламинарным состоянием течения, которому отвечают вполне упорядоченные закономерности. Как известно, при увеличении характерной координаты состояния — числа Рейнольдса — и достижении нижнего критического значения R kp.h ламинарное движение теряет свою устойчивость. При дальнейшем росте числа Re происходит постепенное упорядочение режима течения и система переходит в новое устойчивое состояние — развитого турбулентного течения. Для последнего характерны свои закономерности (трения, теплообмена и др.). В этой картине переходного процесса основным является смена одного порядка другим, происходящая при неограниченном росте координаты состояния числа Re, отражающего борьбу двух тенденций, двух взаимоисключающих режимов — вязкостного и инерционного. Естественно, что отсчет числа Re как координаты состояния в переходной области следует вести не от нуля, а от нижнего критического значения Rskp.h при прочих данных условиях. Известно, например, что для обычных условий течения жидкости в трубе нижнее значение Некр.н 2 300 но при тщательном устранении возмущений оно может быть доведено до и более. Это обстоятельство, равно как и учет других побочных факторов, влияющих на переходный процесс (геометрия канала, начальные возмущения и пр.), должно отразиться при выборе эмпирических констант в интерполяционной формуле. [c.150]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...