Турбулентные свободные пограничные слои, струи и следы

Г Л а В а 14 ТУРБУЛЕНТНЫЕ СВОБОДНЫЕ ПОГРАНИЧНЫЕ СЛОИ, СТРУИ И СЛЕДЫ [c.195]

В справочник включены три новые главы Плановая задача гидравлики , Осаждение твердых частиц и Основы гидравлического моделирования , заново написана глава 14 Турбулентные свободные пограничные слои, струи и следы , включены одиннадцать новых параграфов, а большая часть старого материала существенно переработана и дополнена. Значительно расширен предметный указатель для улучшения удобства пользования справочником. [c.3]

Примерами математического моделирования являются исследование движения грунтовых вод методом электрогидродинамических аналогий (ЭГДА), исследования и расчеты турбулентных свободных пограничных слоев, струй и следов (см. гл. 14), стратифицированных течений (см. гл. 15), неустановившихся течений в руслах и сооружениях (см. гл. 17), [c.314]

На достаточном отделении течение в следе не зависит от конкретной формы тела, породившего след (рис. 7.12, а). Картина, аналогичная течению в следе, наблюдается в турбулентной струе (вдали от источника), распространяющейся в окружающем потоке (рис. 7.12, б). На границе следа или струи скорость равна скорости основного потока. Различие состоит в том, что внутри следа скорости меньше скорости внешнего потока, а внутри струи — наоборот, больше. Турбулентные течения, не ограниченные твердыми стенками, называются течениями со свободной турбулентностью. Такие течения обладают свойствами, характерными для пограничного слоя градиент скорости в поперечном направлении велик по сравнению с градиентом в продольном направлении. В то же время расчет следов и неограниченных струй более прост, чем расчет пограничного слоя, так как следует учитывать только турбулентное трение и не имеется областей, где велико влияние вязкости жидкости. [c.189]

Граничные условия, необходимые для решения этих уравнений, в случае свободной турбулентности отличаются от таковых для обычной задачи пограничного слоя. Анализ различных течений, показанных на рис. 16-1, дается в последующих параграфах как для плоских, так и для осесимметричных струй и следов. [c.432]

Влияние на характеристики свободной турбулентной струи числа Маха потока в выходном сечении сопла. Характеристики струй, перегороженных стенками. Согласно теории турбулентных струй [3] распределение скоростей в поперечных сечениях пограничного слоя начального и основного участков свободной турбулентной струи следует приводившемуся уже ранее уравнению (7,4) в области дозвуковых и при сверхзвуковых скоростях течения в струе. На рис, 22,1, а показано распределение скоростей течения в сечениях пограничного слоя начального участка струи при числах Маха Mq для выходного сечения сопла, равных 1,5 и 3. Точки на графике соответствуют опытным данным точки 1 и 2 получены при Mq = 1,5, соответственно для h/do, равных 4 и 2 точки 3 — при Мо=3 для h/do=i. Показанная на [c.232]

Наблюдающееся различие в значениях Ке р для разных крыльев имеет еще одну причину. Подобно тому как это имеет место в трубе переменного сечения, критическое значение Ке в пограничном слое зависит еще от того, попадет ли критическое сечение в конфузорную или диффузорную часть пограничного слоя. В области ускоренного течения (конфузорная часть слоя) Ке имеет большие значения, чем в области замедленного течения (диффузорная часть слоя). В случае свободного пограничного слоя, как, например, в струе или в следе вдалеке за телом, критические значения числа Рейнольдса очень малы, и практически всегда приходится иметь дело с турбулентными струями и следами за телом. [c.671]

Турбулентное течение жидкости в каналах различной формы, в пограничном слое обтекаемых потоком жидкости тел, в следе за обтекаемым телом и в свободной струе является вообще анизотропным и неоднородным. [c.396]

Своеобразным аналогом пограничного слоя служат движения жидкости в струях, в следе за телом и, вообще, движения вблизи границы раздела двух потоков, имеющих различные скорости. Так же как и пограничный слой, эти области характеризуются сосредоточенным действием внутреннего трепия — ламинарного или турбулентного, в зависимости от того, какова общая структура потока. Вместе с тем обращает на себя внимание и некоторое отличие задач этого рода от задач пограничного слоя, заключающееся в отсутствии влияния твердой стенки, непроницаемой для жидкости и тормозящей ее движение силами вязкости. Такого рода движения, происходящие в значительном удалении от поверхности твердых тел, называют свободными. [c.654]

Аналогично в случае затопленных струй кавитация может происходить в области больших напряжений сдвига на границе между струей и окружающей жидкостью. При больших числах Рейнольдса слои смешения как в следах, так и струях турбулентны. Поэтому наступление кавитации связано с минимумом среднего давления. Но в одном отношении эти явления более резко выражены, чем в турбулентном пограничном слое. Свободная турбулентность в следах и струях может привести к значительно большему разбросу измеряемых значений Кг при постоянной средней скорости, чем турбулентность пограничных слоев. Кроме того, как свободная турбулентность, так и турбулентность вблизи стенки могут зависеть от различных факторов, вызывающих задержку по времени и другие проявления масштабного эффекта. [c.275]

Крупномасштабные компоненты вносят основной вклад в передачу через турбулентную среду импульса и тепла, и потому их описание необходимо для расчетов сопротивления и теплообмена при обтекании твердых тел жидкостью или газом. Поэтому естественно, что при развитии теории турбулентности разработке методов описания крупномасштабных компонент было уделено первоочередное внимание. Неотложные нужды практики потребовали проведения большого числа экспериментальных исследований свойств крупномасштабных компонент турбулентности для течений в трубах, каналах, пограничных слоях и в свободных турбулентных течениях (струи, следы за обтекаемыми жидкостью телами и т. п.). На базе этих исследований были построены так называемые полу эмпирические теории турбулентности. Этот этап начался еще в середине 10-х годов текущего столетия, а его расцвет пришелся на 20-е и 30-е годы. Решающие шаги в развитии полу-эмпирического подхода к теории турбулентности были сделаны Джеффри Тэйлором (1915, 1932), Людвигом Прандтлем (1925) и Теодором фон Карманом (1930). [c.14]

До сих пор в настоящей главе мы рассматривали турбулентные течения в каналах, трубах и пограничных слоях, т. е. течения около твердых стенок, трение о которые приводит к непрерывному порождению завихренности и оказывает непосредственное влияние на все течения. Однако в природе и в технике часто встречаются также турбулентные течения совершенно другого рода, в которых непосредственное влияние каких-либо твердых стенок отсутствует и которые называются поэтому свободной турбулентностью. Важнейшими видами свободных турбулентных течений являются турбулентные следы за обтекаемыми жидкостью (или движущимися сквозь жидкость) твердыми телами, турбулентные струи и зоны турбулентного перемешивания, возникающие на границе между течениями, имеющими разную скорость и не разделенными какими-либо твердыми стенками. [c.306]

Удовольствуемся приведенными примерами расчета свободных турбулентных пограничных слоев. Укажем, что аналогичными методами рассчитываются струи в спутных потоках и пространственные следы за телом и системами тел. Изложение этих вопросов можно найти в специальной литературе ). [c.718]

Таким образом, все пространство, окружающее обтекаемое тело, можно разделить на три качественно различные области потенциальный поток, пограничный слой и след, в котором господствуют законы свободных турбулентных струй. [c.348]

При составлении книги особое внимание было уделено современным методам гидравлического расчета русел и сооружений, результатам новых исаче-дований по гидравлике, в числе которых приведены разработки авторского коллектива. Ряд новых разделов гидравлики, учитывая их сложность, излагается более детально ( Турбулентные свободные пограничные слои, струи и следы , Стратифицированные течения и др.). [c.3]

Простым и хорошо согласующимся с опытными данными является метод расчета турбулентного пограничного слоя в несжимаемой жидкости, предложенный М. Р. Хэдом [Л. 124]. Для вывода вспомогательного уравнения допускается, что развитие пограничного слоя не зависит от числа Рейнольдса, а количество жидкости на единицу обтекаемой поверхности, увлекаемое из невоз-мущешного потока в пограничный слой, зависит от толщины пограничного слоя, скорости на внешней границе слоя и ее распределения по обтекаемой поверхпости. Допущение о незав-исимости распространения пограничного слоя от числа Рейнольдса обосновывается тем, что развитие турбулентного пограничного слоя можно уподобить развитию области смешения турбулентных свободных струй и следов, не зависящему от числа Рейнольдса. [c.400]

В настоящее время наблюдается стремительный прогресс в понимании физических явлений, обусловленных взаимодействием вихревых структур [92,224,251] Экспериментально открытые когерентные структуры [147]— крупномасштабные вихревые образования в свободных сдвиговыхтечсниях(струях и следах), в тонкой зоне течений на поверхностях раздела и в пограничных слоях — заставили в значительной степени изменить оценку возможностей классической статистической теории турбулентности и обратиться к детерминированным моделям переноса зав хренности и энергии по каскаду волновых чисел. Взаимодействия вихрей существенно влияют на природные процессы в атмосфе- [c.3]

Возникновение Т. при обтекании ТВ. тел может проявляться не только в виде турбулизации пограничного слоя, но и в виде образования турбулентного следа за телом в результате отрыва пограничного слоя от его поверхности. Турбулизация пограничного слоя до точки отрыва приводит к резкому уменьшению полного коэфф. сопротивления тела. Т. может возникнуть и вдали от тв. стенок при потере устойчивости поверхности разрыва скорости (напр., образующейся при отрыве пограничного слоя или являющейся границей затопленной струи или поверхностью разрыва плотности) или при потере устойчивости распределения плотности жидкости в поле тяжести, т. е. при возникновении конвекции. Англ. учёный Дж. У. Рэлей установил, что критерий возникновения конвекции в слое жидкости толщиной к между двумя плоскостями с разностью темп-р дТ имеет вид Яа= ё к ЬТЬх, где g — ускорение свободного падения, р — коэфф. теплового расширения жидкости, X — коэфф. её температуропроводности. Критич. число Рэлея Лвкр имеет значение 1100—1700. [c.770]

Таким образом, из всего изложенного вь ше следует, что структура кавитационной свободно истекающей струи, представленная на рис. 5.1, 6, подобна структуре турбулентной струи в том, что она имеет потенциальное ядро и расширяющийся пограничный слой, состоящий из высоконапорной и низконапорной сред. Основное отличие струйного течения кавитирующей жидкости от струи некавитирующей [c.154]

На первый взгляд можно подумать, что турбулентный пограничный слой на пластине или на любом другом теле можно рассчитать на основании уравнений движения (19.3а) и (19.36) так же, как ламинарный пограничный слой, с той только разницей, что учет сил трения необходимо производить одним из способов, указанных в главе XIX. Однако до настоящего времени такой расчет турбулентного пограничного слоя выполнить невозможно, так как пока мы не знаем, во-первых, характера смыкания турбулентного пограничного слоя с ламинарным подслоем, всегда существующим в непосредственной близости от стенки, и, во-вторых, закона трения в этой переходной области. В этом отношении в более выгодном положении находятся задачи связанные со свободной турбулентностью (глава XXIV), т. е. с такими турбулентными течениями, которые не ограничены какими-либо стенками. Примерами свободной турбулентности могут служить смешение струи с окружающей ее неподвижной жидкостью или размыв следа позади тела. Такого рода чисто турбулентные течения могут быть рассчитаны на основе дифференциальных уравнений в сочетании с эмпирическими законами турбулентного трения. В задачах же, связанных с турбулентным пограничным слоем, интегрирование уравнений движения весьма затруднительно поэтому для расчета турбулентного пограничного слоя пока приходится прибегать главным образом к приближенным методам, сходным с приближенными методами, разработанными для расчета ламинарного пограничного слоя. Приближенные методы для расчета турбулентного пограничного слоя также основаны в первую очередь на теореме импульсов, с успехом используемой для расчета ламинарного пограничного слоя. [c.571]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...