Ламинарное течение в плоских границах

Ламинарное течение в плоских границах [c.90]

Применим полученные в предыдущем параграфе результаты к турбулентному пограничному слою, образующемуся при обтекании тонкой плоской пластинки, — таком же, какое было рассмотрено в 39 для ламинарного течения. На границе турбулентного слоя скорость жидкости почти равна скорости LJ основного потока. С другой стороны, для определения этой скорости на границе мы можем (с логарифмической точностью) воспользоваться формулой (42,7), подставив в нее вместо у толщину пограничного слоя б ). Сравнив оба выражения, получим [c.252]

Плоская стенка (пластина). При течении жидкости (газа) вдоль плоской поверхности (пластины) на начальном участке, пока пограничный слой тонкий, течение ламинарное. Далее, на некотором расстоянии дг р от передней кромки пластины, течение в пограничном слое становится турбулентным. Условная граница перехода ламинарного режима в турбулентный определяется критическим числом Рейнольдса [c.228]

Механизм изменения форм течения и их перехода из одной в другую заключается в следующем. При ламинарном течении газожидкостной смеси поверхность раздела фаз, как правило, плоская. Турбулизация газа и жидкости приводит к появлению беспорядочных (пульсационных) возмущений. Б частности, на границе раздела при увеличении относительной скорости газа случайные возмущения усиливаются так, что частицы жидкости заметно смещаются. В результате поверхность жидкости деформируется, отклоняется от первоначальной формы. Возникает новая равновесная форма поверхности жидкости, капиллярные силы и силы свободного падения которой стремятся вернуть ее в прежнее состояние. [c.115]

Быть может, наиболее важным примером служат уравнения пограничного слоя Прандтля для ламинарного течения вблизи гладкой твердой границы ( 27). Так, стационарное плоское течение в пограничном слое определяется [гл. П (14)] уравнениями [c.150]

Кельвин поставил перед собой трудную задачу непосредственно исследовать устойчивость ламинарного движения, принимая во внимание вязкость ). Он рассмотрел следующие частные случаи 1) течение под давлением между неподвижными параллельными стенками (см. 330), 2) равномерное движение сдвига между двумя параллельными плоскостями, из которых одна движется с постоянной скоростью относительно другой, предполагаемой неподвижною, и 3) движение потока по наклонно плоскому дну. Его общее заключение таково ламинарное течение во всех случаях устойчиво по отношению к бесконечно малым возмущениям, но становится неустойчивым, когда возмущения переходят за известную границу эти границы устойчивости оказываются тем теснее, чем меньше вязкость. Само исследование является достаточно трудным и в некоторых частях оно встретило возражения со стороны Рэлея ) и Орра. Последнему мы обязаны детальным рассмотрением всей задачи ). Большинство авторов, которые занимались этими проблемами, склонялось, однако, считать приведенное выше заключение вероятным, хотя еще и строго недоказанным. Следует отметить, что оно совпадает и с приведенными в 365, 366 наблюдениями Рейнольдса и других. [c.849]

Так как нерегулярное наблюдение за режимом течения жидкостей, по-видимому, указывало, что более вязкая жидкость имеет более устойчивое течение, возникло искушение изучать устойчивость ламинарных течений, пренебрегая влиянием вязкости на возмущения, и в случае результатов, указывающих на стабильность потока, заключать, что первоначальное течение устойчиво независимо от вязкости жидкости. Релей использовал этот подход для изучения устойчивости параллельного течения между двумя плоскими границами, рассчитывая, что оно может быть только неустойчивым. К своему удивлению он обнаружил, что если на кривой распределения скоростей отсутствует точка перегиба, то любое возмущение, периодически вносимое в поток, обязательно нейтрально, т. е. ни распространяется, ни затухает. Этот результат заставил Релея прийти к убеждению, что даже при вязкости, близкой к нулю, нельзя пренебрегать ею при исследовании предельного случая вязкой жидкости. Тонкость этого различия становится очевиднее, если представить, что пренебрежение влиянием вязкости на возмущение и допущение соответствия потока с возмущениями безвихревому равносильно признанию наличия проскальзывания на границах, что невозможно ни в какой реальной жидкости со сколь угодно малой вязкостью. Таким образом, если возмущение не подвержено вязкостной диссипации, механизм возмущенного движения изменяется коренным образом и, действительно, никакой энергии не может быть передано возмущению от первоначального потока. Двойная роль вязкости становится очевидной благодаря результату Релея, не имеющему прямого отношения к задачам устойчивости вязкой жидкости, но ярко иллюстрирующему трудности, свойственные этим задачам. [c.233]

Исследования турбулентных пульсаций в пограничном слое на пластине, выполненные П. С. Клебановым в работе [ ], показали также, что во внешних частях пограничного слоя турбулентность носит такой же перемежающийся характер, как и в начальном участке трубы (см. 1 главы XVI, рис. 16.2 и 16.3). Осциллографические записи турбулентных пульсаций показывают, что положение довольно четкой границы между сильно турбулентным течением в пограничном слое и почти свободным от турбулентности внешним течением сильно колеблется во времени. На рис. 18.6 показано распределение коэффициента перемежаемости у по сечению пограничного слоя на продольно обтекаемой плоской пластине. Значение у = 1 означает, что течение все время остается турбулентным, значение же у = О показывает, что течение все время остается ламинарным. Мы видим из этого рисунка, что турбулентность в пограничном слое, начиная от у = 0,56 и до у = 1,26, носит перемежающийся характер. Такое же явление наблюдается в свободной струе и в спутном течении. [c.511]

Как и в случае ламинарного течения, при рассмотрении турбулентного пограничного слоя удобно проанализировать ситуацию на небольшом локальном участке границы тела н жидкости, считая поверхность тела здесь приближенно плоской. Обозначим, как и выше, х направление основного течения, параллельное поверхности тела, а у — ось, перпендикулярную поверхности. Рассмотрим некоторое расстояние уо< У Ь от поверхности тела. Здесь б — толщина турбулентного пограничного слоя (9.26), а Уо — толщина вязкого подслоя (9.24). [c.156]

Течения при нестационарных граничных условиях. Для анализа картины течения в тигле, возникающего при создании на боковой стенке тигля нестационарного неоднородного распределения температуры типа "бегущая волна", рассмотрим ламинарную нестационарную конвекцию в бесконечном плоском горизонтальном слое жидкости с нестационарным неоднородным радиальным градиентом температуры на границах слоя. [c.43]

Таким образом, величина Re является некоторым критическим значением числа Рейнольдса, определяющим возможность существования вязкого течения даже в крайне неблагоприятных условиях наличия на внешней границе слоя сильных турбулентных возмущений. Полагая -Ца 6, находим, что Reo = 36. Это значение действительно того же порядка, что и найденный теоретически нижний предел устойчивости плоского ламинарного потока с наложенной на него произвольной системой возмущений. Величине tii=]],6 соответствует число Reo = 134. [c.163]

По фотографиям на фиг. 24—29 можно видеть, что во всех случаях линии тока, проходящие вдоль границы области отрыва, отклоняются наружу вблизи излома поверхности, поскольку здесь начинается скачок уплотнения. Этот эффект более заметен в случае полусферического носка, чем плоского, в особенности при ламинарном пограничном слое на игле. Как видно из фиг. 24 и 26, при ламинарном пограничном слое на игле половина угла конического скачка уплотнения, начинающегося вблизи отрыва, составляет приблизительно 25°. Так как этот угол меньше 30,7 (соответствующего М = 1,96), отрыв быстро перемещался вверх по потоку, как только возникала такая картина течения. Однако в случае турбулентного течения соответствующее значение угла скачка уплотнения хорошо согласуется с расчетным, вычисленным по наклону поверхности области отрыва, указывая тем самым на почти стационарное положение точки отрыва. [c.242]

На левой границе АВ расчетной области (рис. 2.12) задавались условия, соответствующие сверхзвуковому ламинарному течению на плоской пластине при числе Маха М о = 3 и числе Рейнольдса, вычисленном по параметрам набегающего потока и толщине пограничного слоя. Re , = 3 10 . Скорость вдува через отверстие с шириной, равной толщине пограничного слоя 5, полагалась равной звуковой, а остальные параметры потока в отверстии при 7=0 определялись по одномерной теории из условия того, что вдуваемый газ подается из резервуара с давле1шем p отношение pjlp , (нерасчетиость) полагалось равным 1,06. [c.167]

Исследована проблема формирования электрического тока в канале авиационного реактивного двигателя вследствие образования диффузионных электрических пограничных слоев на поверхностях канала и внутренних элементов двигателя. Анализ выполнен в предположении, что внешний поток, содержащий электроны и положительные ионы, является квазинейтральным, а нарушение квазинейтральности в пристеночной области (и возникновение электрического тока выноса) происходит вследствие различия коэффициентов диффузии электронов и ионов. Сформулирована и решена задача о развитии на плоской поверхности диффузионного электрического пограничного слоя внутри турбулентного газодинамического пограничного слоя. Найдено распределение тока выноса вдоль канала при различных значениях коэффициента турбулентной вязкости на границе газодинамического пограничного слоя, влияющих на точку перехода ламинарного течения в турбулентное. [c.102]

При ламинарном течении теплота от охлаждающейся в пограничном слое жидкости переносится поперек потока теплоносителя к поверхности пластины только за счет теплопроводности. При этом плотность теплового потока по толщине пограничного слоя неодинакова на внешней границе <7=0, ибо дальше жидкость не охлаждается и не отдает теплоты по мере приближения к поверхности значение q возрастает. Для качественного анализа можно предположить, что плотность теплового потока д по всей толщине Еограничного слоя такая же, как и у поверхности. Это условие соответствует задаче о переносе теплоты теплопроводностью через плоскую стенку (пограничный слой толщиной бт с температурами и на поверхностях). Согласно решению (8.11) 4Г А-(/ж— с)/бт. Сравнивая это выражение с законом Ньютона— Рихмана (9.2), получим для качественных оценок [c.82]

В дальнейшем расчет границы области неустойчивости (и других характеристик развития волновых возмущений) для ламинарного пограничного слоя на плоской пластине неоднократно повторялся и другими авторами с привлечением заметно более совершенной вычислительной техники — см., например, обзоры таких исследований в книгах Бетчова и Криминале (1967), Левченко, Володина и Гапонова (1975), Дразина и Рида (1981), Качанова, Козлова и Левченко (1982), Жигулева и Тумина (1987). Эти обзоры включают также детальное (и сопровождающееся рядом ссылок на оригинальные работы) обсуждение методов учета в теории гидродинамической устойчивости слабой непараллельности течения в пограничном слое и получаемых при таком учете более [c.112]

Течения неоднородных жид-0,5 1,0 костей (расслоение но плотности в вертикальном направлении). С влиянием центробежной силы при течении однородной жидкости ВДОЛЬ искривленной стенки в известной мере СХОДНО влияние изменений плотности в вертикальном направлении при течении ВДОЛЬ ПЛОСКОЙ горизонтальной стенки. Расслоение по плотности будет, очевидно, устойчивым,, если плотность снизу вверх уменьшается, и неустойчивым, если плотность снизу вверх увеличивается. Следовательно, если жидкость даже ПОКОИТСЯ, но нагревается снизу, то все же образуется неустойчивое расслоение, в котором возникают восходяш,ие и нисходя1цие вихревые образования, приводяш,ие при подходяш,их условиях к разделению горизонтального СЛОЯ жидкости на правильные шестиугольные ячейки типа пчелиных сот [ ],. [64] [109] При течении с устойчивым расслоением по плотности происходит торможение турбулентного перемешиваю1цего движения в вертикальном направлении, так как подъему более тяжелых частей жидкости, лежаш,их внизу, препятствует сила тяжести, а опусканию более легких частей, расположенных наверху, мешает гидростатическая подъемная сила. Если расслоение достаточно резкое, то торможение перемешиваю1цего движения может привести к полному затуханию турбулентности. Такое затухание турбулентности играет известную роль в некоторых метеорологических явлениях. Так, например, в прохладные летние вечера иногда можно наблюдать, как над влажным лугом при слабом ветре движутся клочья тумана с резко очерченными границами. Это показывает, что произошло полное затухание турбулентности ветра и слои воздуха скользят один по другому ламинарно,. без турбулентного перемешивания. В данном случае причиной особенно [c.472]

Гидродинамические условия развития процесса. При продольном течении жидкости вдоль плоской поверхности происходит образование гидродинамического пограничного слоя, в пределах которого вследствие сил вязкого трения скорость изменяется от значения скорости невозмущенного потока Шо на внешней границе слоя до нуля на самой поверхности пластины. По мере движения потока вдоль поверхности толщина пограничного слоя посте-ленно возрастает тормозящее воздействие стенки распространяется на все более далекие слои жидкости. На небольших расстояниях от передней кромки пластины пограничный слой весьма тонкий и течение жидкости в нем носит струйный ламинарный характер. Далее, на некотором расстоянии дгкр в пограничном слое начинают возникать вихри и течение принимает турбулентный характер. Вихри обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости в пограничном слое, однако в непосредственной близости от поверхности они затухают, и здесь сохраняется очень тонкий вязкий подслой. Описанная картина развития процесса показана на рис. 3-1. [c.64]

Задачи вязкого течения жидкостей и газов в пограничном слое при внешнем обтекании тел. Этот класс объединяет все задачи ламинарного и турбулентного, стационарного и нестационарного режимов течения однородных и миогокомионентных газов и жидкостей при свободном и вынужденном обтекании плоских и пространственных тел с произвольным распределением скоростей в потенциальном или завихренном потоке при произвольных условиях на границах и на поверхностях разрывов, Задачи данного класса описываются системой дифференциальных уравнений параболического типа, содержащей по крайней мере одну одностороннюю пространственную или временную координату, вдоль которой протекающий процесс зависит только от условий на одной из границ рассматриваемой области. Например, для задач теплообмена при неустановившемся ламинарном или турбулентном двумерном движении однородного газа система, состоящая из уравнений неразрывности движения и энергии, имеет вид [c.184]

Пусть плоские параллельные стенки движутся в жидкости в противоположных направлениях, как показано на рис. 13-16,а. Если на эту систему наложить постоянную скорость —U2, то это же самое течение будет представлено на рис. 13-16,6 системой с одной движущейся и одной неподвил<иой стенками. При Re= ( 7fi/2)/v< < 1 500 течение является ламинарным, и оно уже было рассмотрено в 6-5. При нулевом перепаде давления движение вызывается исключительно полем касательных напряжений, создаваемых относительным движением границ. Такое течение называется теченем Куэтта. Касательное напряжение в нем постоянно, а скорость в соответствии с (6-35) распределена линейно. [c.307]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...