Пограничный слой газа ламинарный тепловой

Рассматривается следующая задача плоская пластина, расположенная в потоке под нулевым углом атаки, обдувается некоторым газом, не взаимодействующим с веществом пластины. Условия течения таковы, что на поверхности пластины происходит фазовый переход твердое тело — газ (сублимация). Требуется определить распределение продуктов возгонки, скорость сублимации и тепловой поток на пластину. Задача решается методом пограничного слоя. Течение в пограничном слое предполагается ламинарным. [c.169]

Вторая задача связана с определением тепловых потоков со стороны горячего газа к обтекаемому профилю типа турбинной лопатки в этом случае в пограничном слое вдоль профиля могут одновременно существовать зоны ламинарного, переходного и турбулентного течений. [c.55]

Интенсивность теплоотдачи при ламинарном пограничном слое значительно меньше, чем при турбулентном. Обеспечение ламинарной формы течения в пограничном слое может являться методом тепловой защиты твердой поверхности, обтекаемой высокоскоростным потоком газа с большой температурой. [c.255]

Описанные в данной книге методы применимы для анализа и разработки тепловой защиты разных конструкций независимо от их назначения. Это могут быть стенки сопла или высокотемпературного энергетического устройства, а также внешние поверхности летательного аппарата, возвращающегося на Землю из космического полета. При анализе различных видов взаимодействия материала с набегающим потоком газа отдельно рассматриваются явления, протекающие внутри теплозащитного покрытия, и процессы, связанные с поступлением продуктов разрушения этого покрытия в ламинарный или турбулентный пограничный слой и химическим взаимодействием между компонентами набегающего потока и продуктами разрушения. [c.9]

На рис. 4-14 представлены результаты численных расчетов [Л. 4-11] влияния вдува инородных газов в набегающий поток воздуха на теплообмен в точке торможения затупленного осесимметричного тела. Видно, что тепловые потоки при вдуве водорода и паров двуокиси кремния довольно сильно отличаются. Обработка результатов расчета позволила рекомендовать следующую аппроксимационную формулу для коэффициента вдува в ламинарный пограничный слой ул. [c.106]

Турбулентное течение — форма течения жидкости или газа, при которой отдельные макрочастицы совершают неупорядоченное, неустановившееся движение по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями движущейся жидкости. В условиях турбулентного течения в пограничном слое интенсивность конвективного теплообмена оказывается существенно выше, а эффект уменьшения теплового потока при вдуве охладителя через проницаемую стенку намного ниже, чем в ламинарном пограничном слое (см. гл. 2 и 4). [c.373]

По нашему мнению, весьма высокие коэффициенты теплообмена стенки с псевдоожиженным слоем тонкодисперсных частиц объясняются тем, что здесь теплообмен лимитируется не толщиной ламинарного слоя или подслоя газа, а во много раз меньшей толщиной газовой прослойки между стенкой и ближайшим к ней рядом частиц. При этом в отличие от теплообмена стенки с неподвижным плотным слоем частицы в первом ряду почти такие же горячие, как в ядре слоя, так как время пребывания каждой из них около стенки весьма невелико. Таким о бразом, для двухфазной системы (газ — частицы), имеем, хотя весьма своеобразный, тепловой пограничный слой (газовый) и турбулентное ядро перемешивающихся частиц, в Котором мал температурный градиент. Стационарный режим работы теплообменника в целом выгодно сочетается с нестационарностью нагрева самых частиц. [c.634]

В этом разделе рассматривается влияние излучения на теплообмен в ламинарном пограничном слое при обтекании плоской пластины поглощающим и излучающим сжимаемым газом. Принимается, что газ является идеальным и серым, вязкость его линейно зависит от температуры, удельная теплоемкость и число Прандтля постоянны, температура внешнего потока Гоо также постоянна. Поверхность пластины является непрозрачной и серой, диффузно излучает и диффузно отражает и непроницаема для газа. К стенке подводится извне постоянный тепловой поток с плотностью qw На фиг. 13.6 схематически изображена картина течения и показана система координат. [c.553]

Пусть движение жидкости в пограничном слое на поверхности пластины — ламинарное динамический пограничный слой начинает развиваться от передней кромки пластины х = 0), а тепловой пограничный слой — от начала обогреваемого участка (х = Хд). Определить коэффициент теплоотдачи в этих условиях путем непосредственного интегрирования уравнений пограничного слоя, т. е. получить точное решение, трудно. Решим задачу приближенно. Определим коэффициент теплоотдачи пластины (рис. VI1-6) потоку жидкости, решив интегральное уравнение энергии (VII-38) для случая Рг 1 (для газов Рг < 1, для жидких металлов Pr-vO, для капельных жидкостей Рг > 1, для масел Рг -> схэ). [c.140]

В области ламинарного течения процесс расширения в следе нагретого в скачке газа является почти адиабатическим, поскольку потери тепловой энергии от потока к твердому телу через область отрывного течения, как правило, не превышают потери энергии путем теплопроводности через пограничный слой в безотрывной области течения около такого же тела. Потери тепла на излучение обычно меньше соответствующих аэродинамических потерь тепла. Таким образом, до тех пор, пока толщина пограничного слоя на поверхности сферы мала по сравнению с радиусом сферы, рас- [c.134]

Широкие возможности решения задач о трении и конвективном тепломассообмене при градиентном течении жидкостей и газов дает теория пограничного слоя. Сопротивление, которое испытывает тело при движении в жидкости или газе, а также интенсивность тепломассообмена между жидкостью или газом и поверхностью тела в значительной степени обусловлены развитием динамического и теплового пограничных слоев. В случае образования на обтекаемой поверхности ламинарного пограничного слоя получены точные аналитические решения уравнений пограничного слоя для некоторого класса задач. Особенно простым классом точных решений этих уравнений являются автомодельные решения, имеющие место в случае, когда скорость внешнего потока пропорциональна степени расстояния х,. измеренного от передней критической точки, а также при плоскопараллельном и осесимметричном течении вблизи критической точки. В других случаях при невозможности получения точных решений надежные результаты дают методы численного интегрирования или приближенного решения интегральных уравнений количества движения, кинетической, тепловой или полной энергии для пограничного слоя. Разными авторами предложены методы преобразования уравнений пограничного слоя в сложных условиях тече-4 [c.4]

В работах [Жук В.И., Рыжов О.С., 1979 Жук В.И., 1980 Соколов Л.А., 1980 изучено взаимодействие движущегося с постоянной скоростью скачка уплотнения с ламинарным пограничным слоем и показано, что такое течение в ряде случаев можно описать системой уравнений для стационарного режима свободного взаимодействия при ненулевой скорости поверхности. Задание ненулевой скорости поверхности оказывается также необходимым при описании некоторых режимов взаимодействия внешнего сверхзвукового течения с пограничным слоем, в котором вдоль поверхности вдувается струя газа для обеспечения безотрывного обтекания или уменьшения теплового потока к поверхности. При внезапном начале или прекращении движения поверхности разрыв в граничных условиях вносит возмущение в течение в исходном пограничном слое. Классическая теория пограничного слоя может оказаться неприменимой для описания подобных течений. Вопросы, связанные с влиянием на течение начала и прекращения движения поверхности требуют, поэтому специального рассмотрения. [c.106]

Первая модель электрической дуги в турбулентном потоке газа имеет место, когда на входе в дуговой канал плазмообразующий газ имеет ламинарное течение, а в канале — турбулентное, что соответствует большим числам Рейнольдса, вычисленным по параметрам холодного газа. Данный режим работы плазмотрона достаточно подробно исследован в работе [30]. Было установлено, что на начальном участке течения газа /, граница которого определяется встречей теплового слоя 2 и турбулентного пограничного слоя 3, возникающего при взаимодействии плазмообразующего газа со стенкой дугового канала (рис. 71), дуга горит в ламинарном потоке газа. В конце входного участка дуги после начального участка течения газа происходит разрушение ламинарного теплового слоя дуги и далее идет формирование турбулентного теплового слоя дуги 4, которое завершается при взаимодействии его с проводящей областью дуги. Затем начинается постепенный переход к установившемуся турбулентному течению газа. В целом участок II можно считать переходным, так как здесь происходит [c.131]

В предыдущей главе мы рассмотрели ламинарное течение в пограничном слое, при котором перенос количества движения, тепла и вещества происходит в результате молекулярных процессов вязкости, теплопроводности и диффузии. При этом значения напряжения трения и теплового потока являются известными функциями распределения скорости и температуры. Для ламинарного течения можно написать полную систему уравнений, и в настоящее время существуют математические методы их решения. Расчеты требуют некоторого экспериментального уточнения вследствие неизбежной схематизации явлений в сложных случаях течений и неточного знания ряда физических характеристик газа, однако вводимые поправки невелики. [c.149]

Переход от черного тела к понятию оптически плотного потока, сформулированному Росселендом [658], был исследован в работе [811]. Уравнения пограничного слоя в среде, поглощающей тепловое излучение, были выведены в работах [100, 852]. Из других работ, посвященных пограничному слою излучающей среды (только газ), отметим работы Хоува, исследовавшего химически равновесный ламинарный пограничный слой в области торможе-24-517 [c.369]

Дифференциальные уравнения пограничного слоя при больших скоростях течения газа отражают изменение плотности в зависимости от температуры и давления, а также зависимость других теплофизических параметров от температуры. Кроме того, они учитывают взаимное превращение тепловой и кинетической энергий и выделение теллоты за счет работы сил давления. Система дифференциальных уравнений плоского ламинарного пограничного слоя состоит из [c.380]

На затупленной поверхности аппарата местные числа М меньше, чем на заостренной. В соответствии с этим температура восстановления у затупленной поверхности меньше, а плотность и кинетическая энергия газа у стенки возрастают, что приводит к стабилизации ламинарного пограничного слоя. Кроме того, как известно, тепловой поток к затупленной поверхности пропорционален IYRt (где Rт — радиус сферического затупления) и уменьшается с увеличением а То —возрастает. В соответствии с этим для затупленной поверхности величина меньше [c.683]

Перейдем к определению теплового потока. Эту величину в ламинарном пограничном слое недиссоциирующего газа находят по закону Фурье (1.3) [c.232]

Удельный тепловой поток в ламинарном пограничном слое идеально диссоциирующего газа можно представить в следующей форме [c.232]

Найти соотношение между толщинами теплового и динамического пограничных слоев в условиях ламинарного квазиизотермического безградиентного обтекания пластины потоком газа. Для решения задачи использовать интегральное уравнение энергии. [c.238]

У вязких жидкостей тепловой пограничный слой оказывается значительно меньшим-, чем динамический. У газов толщи1Из1 динамического и теплового пограничных слоев практически совпадают. В пределах теплового ламинарного слоя или подслоя возможно распространение теплоты только теплопроводностью. [c.307]

Как и конвективный тепловой поток при ламинарном пограничном слое, радиационный тепловой поток на неразрушающейся поверхности достигает своего максимального значения в окрестности точки торможения. Поэтому подавляющее большинство опубликованных работ, посвященных лучисто-конвективному тепловому воздействию в высокотемпературном или высокоскоростном газовом потоке, относится именно к точке торможения затупленного тела. Немаловажно и то, что в этой области расчетные модели базируются на уравнениях, которые допускают ряд важных упрощений. Это прежде всего допущение о ламинар-ности течения в пограничном слое и, что особенно важно для анализа лучистого переноса тепла, допущение о том, что сжатый слой газа можно принять полубесконечным и плоскопараллельным. Условие симметрии течения относительно оси тела позволяет ввести в уравнения сохране- [c.287]

С физической точки зрения теплоотдача конвекцией представляет двустадийный процесс, поскольку характер движения жидкости или газа у поверхности нагрева и в отдалении от нее принципиально различен. Как известно, движение у поверхности в пограничном слое толщиной 6 носит всегда ламинарный характер, тогда как в отдалении оно может быть ламинарным, но чаще всего турбулентным. Перенос тепла в пограничном ламинарном слое сводится к молекулярному диффузионному процессу— теплопроводности (> ) тогда как в потоке, движущемся турбулентно носит характер молярной тепловой диффузии, который, однако, тоже возможно характеризовать некоторым эквивалентным коэффициентом теплопроводности. Если весь поток движется ламинарно, то — = 1 и поэтому весь процесс теплообмена [c.270]

В [Л. 115], как и в других работах, показано, что при вдуве легких газов в воздушный ламинарный пограничный слой неучет в уравнениях сохранения членов, учитывающих термодиффузионные эффекты, занижает адиабатную температуру стенки и завышает плотность теплового потока. В частности, при вдуве гелия в воздух занижение адиабатной температуры составляет около 40%. Коэффициент теплоотдачи в уравнении Ньютона мало зависит от термической диффузии и диффузионного термоэффекта [Л. 117] (табл. 11-5). [c.353]

В зависимости от характера течения (ламинарное или турбулентное) и конкретного типа задачи система уравнений дополняется соотношениями для касательных напряжеипй т и тепловых потоков q, начальными и граничными условиями для искомых функций, а также соотношениями по теплофизическим характеристикам потока, коэффициентам турбулентного переноса и уравнениям состояния. Решения всех практически важных задач вязкого течения газов и жидкостей в пограничном слое получают с помощью числеипых методов, которые можно объединить в две группы, [c.184]

Если исключить возможность наличия ошибки в наших опытах, связанной с малым диапазоном изменения 6, то это расхождение может быть объяснено следующим образом. В опытах Лобба, Винклер и Перша направление теплового потока было обратным направлению теплового потока в наших опытах, т. е. в их опытах охлаждаемая поверхность отнимала тепло от горячего газа. Из работ ван Драйста [Л. 8], Лиса-Лина [Л. И] и других следует, что в сверхзвуковом потоке устойчивость ламинарного пограничного слоя сильно зависит от направления теплового потока. При этом в случае теплоотвода от газа через стенку увеличение температурного фактора TJTq приводит к увеличению устойчивости ламинарного пограничного слоя, и наоборот, устойчивость ламинарного пограничного слоя уменьшается с увеличением б = 7 ю/ о при нагревании газа поверхностью. Весьма вероятно, что и с ламинарным подслоем происходит аналогичная перестройка в зависимости от значения температурного фактора и направления теплового потока. [c.314]

Массоотдача при внешнем обтекании тел. Расчет массоотдачи продольно обтекаемой пластинки при ламинарном и турбулентном пограничном слое можно проводить по уравнениям (2-115) — (2-118), массоотдачи поперечно обтекаемого цилиндра и шара (в том числе одиночной капли) — по уравнениям (2-125) и (2-126), массоотдачи в неподвижном слое частиц, продуваемом газом (РглжО,7- 1) — по уравнениям (2-127) и (2-127а). В названных уравнениях числа Nu, Nu и Рг следует предварительно заменить на диффузионные числа Nud, Nud и Ргв, построенные аналогично соответствующим тепловым числам. [c.204]

Тепловой поток в ламинарном пограничном слое идеального диссоциирующего газа [c.270]

Тепловые явления, происходящие в ламинарных и турбулентных пограничных слоях около ненагреваемых тел, обтекаемых потоком газа с большой скоростью, экспериментально исследованы Эккертом и Вейзе". Расчет таких температурных полей для ламинарных пограничных слоев выполнен Эккертом и Древитцем . [c.411]

При помощи ударной трубы возможно создание высокотемпературных потоков газа в широком диапазоне плотностей. Несмотря на кратковременность процесса, быстродействующая аппаратура дает возможность проводить тепловые замеры. Более того, кратковременность действия потока имеет даже определенные преимущества, так как с высокой точностью позволяет считать процесс передачи тепла стенкам одномерным. Результаты многих работ [1—4], в которых изучалось развитие пограничного слоя и теплообмен на стенке ударной трубы с помощью тонкопленочных термометров сопротивления, показали, что температура поверхности стенки трубы может быть измерена очень точно. Поэтому в настоящее время появилось два метода измерения коэффициентов переноса, в основе которых лежат результаты измерений теплопередачи к стенкам ударной трубы. Впервые численное решение задачи теплообмена было получено в работе [5] и экспериментально проверено в работе 61, в которой авторы измерили теплообмен в критической точке тупоносого тела, помещенного в ударную трубу. Результаты работы 6] в основном подтвердили теорию, изложенную в работе [5], но при этом обнаружилось, что теплообмен в сильной степени зависит от числа Ье (числа Люиса) и вязкости газа поэтому получить данные о коэффициенте вязкости высокотемпературного газа в невоз-ыущенном потоке было практически невозможно. Авторы работы [7] используя теорию, предложенную в работе [5], а также результаты работы [8], дающей теоретический анализ ламинарного пограничного слоя на стенке ударной трубы, показали, что тепловой поток на боковой стенке очень слабо зависит от числа Люиса. Поэтому в соотнощении для теплообмена единственной неизвестной можно считать коэффициент вязкости в невозмущенном потоке. Это позволило им, используя данные по определению теплового потока к стенкам ударной трубы, при сравнении с численными решениями уравнений пограничного слоя на стенках получить экспериментальные результаты по определению коэффициента вязкости диссоциированного кислорода. Оценивая результаты эксперимента, они пришли к выводу, что на теплообмен к боковой стенке очень слабо влияет фитерий Прандтля, число Люиса, а лучистый тепловой поток в диапазоне температур 2000—4000° К еще пренебрежимо мал. Погрешность экспериментальных данных о вязкости, полученных по этой методике, оценивается авторами в пределах 16%- Сравнение полученных опытных данных с данными, рассчитанными по формуле [c.217]

Формула (11-19) требует опытной проверки. При использовании формул (11-18) и (11-19) определяющие параметры выбираются так же, как и при использовании формул (7-10) и (7-35). Для газов поправка (Ргж/Рг)°> равна единице. Интенсивность теплоотдачи при ламинарном пограничном слое значительно меньше, чем при турбулентном. Обеспечение ламинарной формы течения в пограиичном слое является достаточно эффективным методом тепловой защиты твердой поверхности, обтекаемой высокоскоростным потоком газа с большой температурой. Поэтому знание условий, определяющих переход ламинарного течения в турбулентное, имеет важное значение для практики. [c.237]

Вопрос о тепловой защите поверхностей тел, движущихся с гиперзвуковыми скоростями в плотных слоях атмосферы вызвал также появление обширной литературы. В настоящее время уже имеются хорошо разработанные методы расчета ламинарного и турбулентного пограничного слоя при вводе сквозь проницаемую поверхность тела охлаждающего поверхность дополнительного газа, отличного по своим физическим и химическим свойствам от газа, обтекающего тело (Ю. В. Лапин, В. П. Мотулевич, В. П. Мугалев, В. Г. Дорренс, Ф. Дор, Д. Б. Сполдинг). Изучены также вопросы разрушения (абляции) в гиперзвуковых потоках твердых поверхностей, их плавления или непосредственного испарения (сублимации) в зависимости от условий обтекания. Наиболее эффективным методом теплозащиты поверхностей в гиперзвуковых потоках является применение разнообразных покрытий, теория разрушения которых требует рассмотрения сложных систем уравнений динамического, температурного и диффузионного пограничных слоев в смеси газов и, кроме того, уравнений теплопроводности в самом твердом покрытии (В. С. Авдуевский, Н. А. Анфимов, С. В. Иорданский, Г. И. Петров, Ю. В. Полел<аев, Г. А. Тирский, [c.42]

Многочисленные эксперименты и численные расчеты показывают, что ламинарный гидродинамический пограничный слой реализуется при 5 10 Ке 5 10 ч-10 [184]. В этом диапазоне тепловое число Некле Ре , = КеРг велико для газов и обычных жидкостей. Для жидких металлов существует область чисел Рейнольдса 10 Ке 10 , где числа Некле также велики. [c.111]

Разработке методов управления ламинарно-турбулентным переходом уделяется большое внимание в теоретической и экспериментальной аэродинамике как с целью увеличения аэродинамического качества летательных аппаратов [1], так и с совершенствованием аэродинамических труб [2, 3]. Среди активных методов управления наиболее полно изучен метод ламинаризации пограничного слоя отсосом через обтекаемую поверхность небольшого количества заторможенного газа широко известны возможности управления развитием пограничного слоя посредством теплового метода (охлаждения) [4]. Охлаждение делает профиль скорости в пограничном слое более выпуклым, что увеличивает критическое число Рейнольдса. При нагреве обтекаемой поверхности тепловой поток направлен к пограничному слою, что понижает устойчивость ламинарного слоя и приводит к более раннему возникновению турбулентного режима течения. В последнее время опубликован ряд теоретических и экспериментальных работ по управлению развитием малых возмущений и затягиванию ламинарно-турбулентного перехода локальным нагревом передней кромки обтекаемого тела [5-10]. [c.32]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...