Ламинарное и турбулентное течение. Распределение скоростей и средняя скорость

При увеличении скорости течения жидкости в трубе возникают завихрения, которые нарушают ламинарное течение жидкости. Подкрашенная струя разрывается, и краска перемешивается в трубе (рис. 333, б). Такое течение называется турбулентным. При турбулентном течении падение давления в трубе резко возрастает — оно оказывается пропорциональным уже не скорости течения (закон Пуазейля), а квадрату скорости. Изменяется и распределение скоростей по сечению трубы. Скорости гораздо быстрее растут у края трубы и мало изменяются в средней части. Градиент скорости у стенок трубы оказывается очень большим. [c.553]

Опыт и общая теория показывают, что среднее давление вдоль оси неподвижной трубы как при ламинарном, так и при турбулентном движении распределено по линейному закону. Рассмотренное в предыдущем параграфе течение жидкости с параболическим профилем распределения скоростей по сечению круглой трубы имеет место только при ламинарных течениях при турбулентных течениях профиль распределения скоростей становится менее вытянутым, благодаря перемешиванию и обмену количеством движения поперек трубы средняя скорость ю оказывается почти постоянной по всему сечению трубы и только в узком слое около стенок трубы, благодаря прилипанию, скорость резко падает до нуля (см. рис. 87, б). [c.244]

Для решения аналогичной задачи в случае турбулентного движения следует ввести в расчет вместо вязкости ц коэффициент турбулентного перемешивания А [ 4, п. е) гл. III]. Так как этот коэффициент во много раз больше, чем /х и приблизительно пропорционален скорости ветра, то пограничный слой получается значительно толще, чем при ламинарном движении, причем тем более толстым, чем больше скорость ветра. Кроме того, поскольку величина коэффициента А не постоянна по высоте z, для распределения скорости в пространство получаются иные формулы, чем при ламинарном движении. В частности, наибольший градиент скорости получается, как вообще всегда при турбулентных течениях, вблизи поверхности земли. Поэтому средняя скорость в пограничном слое больше, чем при ламинарном движении, что несколько сглаживает разность между кориолисовыми силами вблизи поверхности земли и на высоте этим и объясняется, что при турбулентном движении отклонение направления ветра в зоне трения от направления высотного ветра меньше, чем при ламинарном движении. Проекция годографа скоростей на горизонтальную плоскость изображена на рис. 290. [c.473]

Фаза колебаний давления газа зависит от сдвига по времени циклов (сдвига роторов синхронных приводов поршневых компрессоров), а также от динамических свойств и характеристик процесса движения газа в трубопроводах. Для определения последних рассмотрим динамические процессы в газопроводах. Характер течения газа в трубопроводе зависит от линейной скорости. При малых линейных скоростях все частицы газа движутся слоями параллельно оси трубопровода, причем скорость движения слоев уменьшается с удалением от оси (ламинарный режим). При возрастании линейной скорости течения газа, как показано Рейнольдсом возникает поперечная составляющая движения частиц газа. Обмен импульсами между слоями приводит к более равномерному распределению скоростей в сечении трубопровода (турбулентный режим). При решении задач динамики движения газа в трубопроводах представляет интерес суммарное значение расхода газа в каждом сечении. Поэтому в дальнейшем будем оперировать средней линейной скоростью газа в сечении [c.49]

Ламинарный нограначнын слой внутри турбулентного пограничного слоя. Когда мы говорили о распределении скоростей или о скорости в какой-нибудь точке турбулентного течения, мы подразумевали, как на это было указано на стр. 55, -среднее значение скорости в рассматриваемой точке. Действительная скорость, которая в каждый момент времени различна и колеблется около указанного среднего значения, получается сложением этого среднего (во времени) значения и колебания скорости. Эти колебания составляют примерно гЬ 5 ,0 средней скорости. Однако, если рассматривать явления все в большей и большей близости от стенки, то колебания скорости вследствие близости стснки будут очень быстро убывать. Правда, колебания скорости и будут все же значительны и вблизи стенки, в процентном отношении, южeт быть, даже тем больше, чем ближе к стенке. Но нормальная составляющая скорости убывает во всяком случае очень быстро, и непосредственно у стенки для среднего во времени значения получается опять соотношение [c.98]

Хаос течения в трубке. Хотя основное внимание теория динамических систем уделяет течениям с замкнутыми линиями тока, в инженерных разработках важное место занимают открытые течения. Среди них течения над воздушным крылом, пограничные слои, струи и течения в трубках. Недавно на приложения теории нелинейной динамики к проблемам перехода от ламинарного к турбулентному течению в открытых течениях стали обращать больше внимания. Один из примеров — опыт Сринивасана [179] из Йельского университета по исследованию перемежаемости течения в трубе. В этой задаче течение ламинарно и стационарно при малой скорости, но становится турбулентным при достаточно больших средних скоростях. Переход от ламинарного к турбулентному течению, происходящий при определенной критической скорости, по< видимому, осуществляется через перемежаемые вспьш1ки турбулентности. По мере увеличения скорости увеличивается доля времени, которое система проводит в хаотическом состоянии до тех пор, пока течение не турбулнзуется полностью. Некоторые наблюдения этого явления восходят к Рейнольдсу (1883 г.). Основной предмет исследований сейчас состоит в попытке связать параметры этой перемежаемости, например распределение длительности вспышек, с динамическими теориями перемежаемости (см., например, [157]). [c.122]

Аэродинамические и акустические параметры, характеризующие начальные условия истечения дозвуковых затопленных и спут-ных турбулентных струй. В общем случае начальные условия истечения характеризуются распределением в выходном сечении сопла средней скорости, температуры, энергии и масштаба турбулентности. Применительно к затопленным струям с почти равномерным распределением перечисленных параметров по сечению (вне пограничного слоя на срезе сопла) для характеристики начальных условий истечения используются следующие параметры Re = uadju - число Рейнольдса, Мо = щ/а - число Маха, То/Тоо - степень неизотермичности, = и /uq - степень турбулентности в центре выходного сечения сопла, <5q и бо и Я = 6 /во - толщина вытеснения, толщина потери импульса и формпараметр пограничного слоя в выходном сечении сопла. К начальным условиям истечения относится также режим течения в пограничном слое в выходном сечении сопла (ламинарный, переходный, турбулентный). В ряде случаев представляется также существенным знание масштаба турбулентности, а также наличия вибраций сопла - продольных и поперечных, их величина и спектры. Характеризуются они величиной вибрационного ускорения, которая измеряется специальными вибродатчиками. [c.35]

О1едовательно, А = 0,816. При ламинарном течении средняя скорость составляет, как мы знаем, всего 0,5 максимальной отсюда видно, что распределение скоростей при турбулентном течении значительно более равномерно, чем при ламинарном. Это иллюстрируется также на фиг. 194, на которой сопоставлено параболическое распределение скоростей а) по сечению трубы, соответствующее ламинарному движению, и распределение скоростей б), соответствующее турбулентному движению (при одинаковом в обоих случаях секундном расходе). Более выполненный профиль скоростей при турбулентном движении объясняется, как уже указывалось в предыдущем параграфе, интенсивным перемеши- [c.494]

Как было показано в 2.5, если число Рейнольдса (2.1) течения между двумя смазываемыми поверхностями имеет большие значения, тогда движение в смазочном слое становится турбулентным. Турбулентный режим движения качественно отличается от ламинарного (который имеется обычно в подшипниках) появлением пульсации параметров течения во времени скорости, давления и т.д. Из-за этого в уравнениях движения (2.35) появляется ряд дополнительных членов, представляющих турбулентные напряжения, которые увеличивают касательные усилия внутри смазочной жидкости. Эти напряжения имеют прямым следствием выравнивание распределения скоростей по направлению х , нормальному к смазываемым поверхностям. В ламинарном режиме скорости V, и з, ориентирующиеся в направлении х, (направление относительной скорости V между поверхностями) и х , изменяются параболически с х . В турбулентном режиме изменение средних скоростей во времени в направлениях %и Жд значительно более сложно [1]. [c.231]

Следовательно, и среднее значение ((>у) и < 0. Отсюда получаем, что т.,, =—(ри) и > О, т. е. напряжение турбулентного трения при распределении скорости (рис. 6.8) имеет направление, совпадающее с положительным направлением оси х. Аналогично получаем, что при распределении температуры (см. рис. 6.7) т = (Р ) СрТ < О, т. е. турбулентный поток направлен от слоев с большей температурой к слоям с меньщей температурой. Используя эти результаты, можно ввести понятия турбулентной вязкости .ц и теплопроводности По аналогии с ламинарным течением [c.155]

Технологические жидкости являются однофазными или смесью, состоящей из двух, реже из трех фаз. Во всех случаях сплошной средой является жидкость, а дисперсной фазой — твердые частицы, несмешиваемая жидкость или газовые пузырьки. Любая комбинация дисперсных фаз внесет свои особенности в определение величин сопротивления перемещаемым в них деталям. Присутствие посторонних включений в сплошной среде исказит картину распределения скоростей в слоях, которая бывает в однофазной жидкости, так как взвешенные частицы искривляют пути движения отдельных частиц жидкости и вызывают некоторое перемешивание слоев. При этом происходит более быстрый переход ламинарного движения к турбулентному. Однако и до перехода к турбулентному режиму присутствие взвешенных частиц влияет на сопротивление течению лодкости. Твердые частицы сужают пространство, занятое струями жидкости, и увеличивают средний градиент скорости в поперечном сечении потока, а вместе с этим и градиентные силы трения. Но общая закономерность течения тех нологической жидкости не изменится. Поэтому все технологиче ские жидкости будем рассматривать как вязкие несжимаемые и при решении задач использовать метод, применяемый в механике однофазных жидкостей. Все особенности характеристик технологических жидкостей, существенно влияющие на механику движения [121 деталей, следует учитывать эквивалентными коэффициентами приведения (рис. 188). [c.206]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...