Турбулентный поток — Области

Примем, что поперек турбулентных потоков в области, где ди/ду ф О, величина комплекса Lj /е приблизительно постоянна. Умножим уравнение (2.4) на кЬ/лфе используем соотношение (1.2) и преобразуем (2.4) к виду [c.549]

Наиболее существенное изменение поля скоростей турбулентного потока (а также соответственно коэффициента сопротивления) с изменением режима течения, т. е. числа Re, имеет место в тех елучаях, когда течение происходит с отрывом потока от твердой поверхности, а изменение Re вызывает соответствующее перемещение точки отрыва вдоль этой поверхности. Такое течение характерно, например, для отрывных диффузоров с углами расширения Tsi 15-i-45°, для колен с небольшими радиусами закругления / , но без направляющих лопаток, для отводов при среднем радиусе закругления Rk < (0>6 2) Ь, а также для обтекания шара, цилиндра и т. п. В перечисленных случаях автомодельная область наступает при Reg.jT 5- Ю Т [c.15]

Для турбулентных потоков в квадратичной области сопротивления точное геометрическое подобие (в том числе и на границах) автомати- [c.334]

Многочисленные опыты, проводившиеся для установления закона распределения осредненной местной скорости по поперечному сечению турбулентного потока, показали, что при турбулентном движении осредненная скорость мало меняется по сечению т зубы, если исключить из рассмотрения небольшую область у стенок, где особо существенную роль играет трение. [c.173]

Движение теплоносителя вдоль стенки может быть вынужденным или свободным. При вынужденном движении скорость потока во много раз больше, чем при свободном. Толщина пограничного слоя существенно зависит от скорости чем больше скорость, тем меньше толщина этого слоя. При этом увеличение скорости способствует более раннему переходу ламинарного слоя в турбулентный и расширению области турбулентного пограничного слоя. Поэтому при вынужденном движении теплоотдача протекает значительно более интенсивно, чем при свободном. [c.307]

Из рассмотрения турбулентного потока жидкости над бесконечной пластиной становятся ясными главнейшие особенности турбулентного движения. Одной из них является наличие трех областей течения. [c.407]

В турбулентном потоке разрушение первичных возмущений, возникновение которых связано с различными факторами, в том числе и влиянием твердых стенок (которое, по-видимому, является исходным для развития пульсаций), приводит к образованию вторичных (и последующих) возмущений или пульсаций. Это образование новых пульсаций в результате распада ранее существовавших происходит непрерывно и охватывает значительно большую область движения по сравнению с ламинарным потоком. Другими словами, в турбулентном потоке пульсации постоянно генерируются в самом потоке непрерывное образование турбулентных пульсаций во всех точках потока составляет отличительную черту турбулентного движения. [c.413]

Таким образом, возмущения движения, а следовательно, и турбулентные пульсации распространяются в турбулентном потоке жидкости посредством диффузии, т. е. диффундируют из места своего образования в другие области потока. Будем искать решение уравнения (11.66) диффузии завихренности для того случая, когда в начальный момент времени т = 0 в единице площади плоскости 2 = 0 (точнее, в прилегающем к ней бесконечном тонком слое) сконцентрировано конечное и одинаковое по величине количество диффундирующей субстанции, т. е. импульса, так что м = оо при т = 0. Это и есть начальное условие к уравнению (11.66). [c.415]

С твердой стенкой органически связано наличие вязкого подслоя появление его обусловлено тем, что твердая стенка препятствует переносу импульса турбулентными пульсациями в направлении к стенке и приводит к затуханию последних по мере приближения к стенке. Таким образом, при обтекании турбулентным потоком жидкости твердых тел, при турбулентном течении жидкости по каналам и т. д. область развитого турбулентного движения всегда соседствует с областью вязкого движения (вязким подслоем), вследствие чего имеются не один, а два характерных геометрических размера движения во-первых, размер всего потока в целом Ь и, во-вторых, размер области вязкого движения, т. е. толщина вязкого подслоя. Естественно считать, что в рассматриваемых условиях именно эти характерные размеры будут определять масштаб турбулентных пульсаций сверху масштаб турбулентных пульсаций должен ограничиваться размером потока Ь, а снизу — [c.418]

Распределение скоростей пристенного турбулентного движения в физических координатах (и/и=/(у)) по данным экспериментов показано на рис. 3.14, б в области (имеет место линейное распределение скоростей, 2 - логарифмическое, а в области 3 - распределение скоростей описывается квадратичной параболой. Такое распределение скоростей турбулентного потока можно объяснить так непосредственно возле стенки имеет место движение Куэтта, которое определяется молекулярной вязкостью во второй области крупномасштабные образования являются причиной переменной вязкости, здесь создается логарифмическое распределение скоростей в третьей области - турбулентная вязкость не зависит или мало зависит от координат. Малая зависимость турбулентной вязкости от координат около оси трубы является результатом разрушения вязких струй сверху потока вдоль направления движения. Таким образом, в турбулентном потоке логарифмическое [c.85]

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]

Если рассмотреть отдельные области турбулентного потока, то можно отметить следующее. [c.79]

Частотный спектр, как указывалось выше, позволяет найти распределение пульсационной энергии для вихрей различных размеров, из которых складывается турбулентный поток. Экспериментально относительно просто определяется частотный спектр отдельных компонентов пульсаций, трехмерный спектр находится с помощью преобразования Фурье к измеренным корреляциям. Тем не ме-вее одномерный спектр во многих случаях является хорошим приближением к трехмерному (за исключением области малых волновых чисел.). [c.270]

Достаточно очевидно, и это подтверждается опытом, что по мере приближения к стенке турбулентные пульсации должны затухать и, следовательно, должен существовать пристенный слой, где течение почти или полностью ламинарное. Такой слой называют вязким подслоем как показывают опыты, пульсации в нем хотя и наблюдаются, однако существенного влияния на структуру течения не оказывают. Толщина вязкого подслоя, как правило, невелика (составляет доли миллиметра). В пределах вязкого подслоя Тц > Хт и последним можно пренебречь. По мере удаления от стенки роль турбулентных пульсаций возрастает и, начиная с некоторого расстояния, > т . Таким образом, весь поток можно разбить на область турбулентного течения и вязкий подслой, в результате чего получаем двухслойную модель турбулентного потока. Для турбулентной области можно пренебречь чисто вязкостными напряжениями и принять [c.97]

Ниже приведено решение задачи о течении из плоского турбулентного источника (рис. 9.12), которое получено Гертлером на основе так называемой новой теории свободной турбулентности Л. Прандтля . В силу сказанного выше это течение приближенно воспроизводит поток в области основного участка турбулентной струи. Начальная же часть источника между полюсом О и концом переходного участка должна быть исключена и заменена начальным и переходным участками струи, течение в которых требует специального рассмотрения. [c.382]

Изложим подход, основанный на введении полных коэффициентов переноса учитывающих одновременно и молекулярный и молярный переносы во всей пристеночной области. Ограничимся вначале рассмотрением только уравнения сохранения количества движения. Рассмотрим полную вязкость турбулентного потока, являющуюся суперпозицией молекулярной (ламинарной) вязкости и молярной (турбулентной) вязкости. Очевидно, вблизи стенки полная вязкость должна переходить в молекулярную вязкость, вдали от стенки — в турбулентную вязкость. Учитывая это, определим полную вязкость формулой [c.47]

Второй режим имеет место при достаточно больших значениях чисел Re. Здесь высота бугорков шероховатости значительно больше толщины ламинарного подслоя, т. е. А > б ,. Как видно из рис" XI. 14, б, бугорки обтекаются турбулентным потоком как плохо обтекаемые тела с образованием отрывных зон. Коэффициент сопротивления плохо обтекаемых тел не зависит от числа Re, и при этом в трубах устанавливается режим, который можно назвать режимом развитой шероховатости или областью квадратичной зависимости сопротивления от скорости. Коэффициент сопротивления при этом режиме зависит только от относительной шероховатости. [c.285]

Добавляя в пристеночную область турбулентного потока воды или воздуха (жидкости или газа) соответствующим образом подобранные частицы, можно, как показывает эксперимент, существенным образом (на 60—80%)снизить гидродинамическое сопротивление. Заметим, что введение таких частиц в струи, след и другие потоки свободной турбулентности (в которых нет стенок) также сильно влияет на их структуру, например пожарная струя делается более компактной и более дальнобойной и пр. [c.344]

При изучении распространения ударных волн следует иметь в виду, что в невозмущенном газе обычно присутствуют те или иные неоднородности случайные изменения плотности, скорости звука. Интересным и до конца не исследованным вопросом является движение ударных волн в турбулентном потоке. В связи с этим возникают два вопроса во-первых, как неоднородности влияют на распространение ударной волны и на структуру ее фронта, во-вторых, какое влияние оказывает ударная волна на сами неоднородности. Допустим, что первоначально плоская ударная волна входит в область, где существуют неоднородности скорости звука. При этом скорость волны [c.84]

Имея в виду сказанное, моделирование приходится осуществлять в общем случае приближенно, учитывая только одну — главную систему действующих сил. Обычно при моделировании безнапорных турбулентных потоков жидкости, отвечающих квадратичной области сопротивления, исходят из критерия Фруда, считая, что рассматриваемое движение обусловливается главным образом силами тяжести (силами трения здесь, как правило, пренебрегают). [c.292]

Исследование процесса теплоотдачи в окрестности критической точки при взаимодействии турбулентных потоков с преградами представляет большой теоретический и практический интерес. С таким процессом приходится встречаться при исследовании теплообмена между струями и преградами. Если струя жидкости истекает в пространство, заполненное жидкостью, то в результате взаимодействия с окружающей средой струйный поток становится турбулентным. Турбулентные струи широко используются в различных областях техники и технологии. [c.158]

Моделирование потоков в открытых руслах производится по закону гравитационного подобия. Вывести условия подобия таких потоков в области турбулентной автомодельности. [c.154]

В области резко выраженного турбулентного потока х О [c.162]

Новейшие исследования не подтверждают наличия у стенки подслоя со строго ламинарны.м течением в ней в действительности турбулентные пульсации существуют и в самой непосредственной близости к стенке. Измерения показывают, что вблизи стенки периодически за счет прилипания частиц жидкости образуется вязкий подслой, который увеличивается под действием сил вязкости, а затем под воздействием турбулентности, господствующей во внешней зоне, быстро разрушается. При разрушении вязкого подслоя происходит интенсивный выброс жидкости во внешнюю зону, причем после разрушения подслоя скорость у стенки оказывается близкой к средней скорости потока. Вследствие прилипания жидкости на стенке снова образуется вязкий подслой, и цикл повторяется. Таким образом, жидкость в подслое периодически обменивается и смешивается с жидкостью други.х областей турбулентного потока. [c.188]

В случае моделирования безнапорных турбулентных потоков, отвечающих квадратичной области сопротивления (мы далее ограничимся рассмотрением только этого случая движения), исходят из числа [c.533]

В действительности такое разделение турбулентного потока на области невозмущенного течения, между которыми перемещаются некие достаточно четко очерченные турбулентные образования—моли, довольно искусственно. Этим и объясняется то, что рассмотренные выше схемы, давая в целом качественно правильное представление о влиянии числа Прандтля и безразмерного расстояния от стенки т1 на коэффициент неподобия турбулентных переносов е, количественно оказались не совсем точными. [c.75]

Пульсационному движению одиночной частицы в турбулентном потоке посвящен целый ряд работ [Л. 15, 35, 114, 302, 304, 381]. При этом решение Чен Чан-моу [Л. 381] касается весьма мелких (стоксова область обтекания ReT<0,4) и невесомых частиц, для которых ищется закон изменения скорости, коэффициенты диффузии, характеристики энергетического спектра. В отличие от этой работы М. Д. Хаскинд [Л. 302] рас-100 [c.100]

Данная глава посвящена процессам переноса при движении одиночной частицы, взвешенной в турбулентном потоке жидкости. Хорошо известно, что пока еще нет вполне удовлетворительных и апробированных методов анализа этой задачи. В этой главе описаны физические особенности процесса, требующие объяснения, сделана попытка обобщения имеющегося запаса знаний в данной области, что должно стимулировать дальнейшее осмысливание проблемы. Следует отметить, однако, что задачи, связанные с одиночной частицей, не яв.ляются препятствием для исследования систем, содержащих множество частиц. Обсуждение этой проблемы преследует также цель указать на потребность в других методах исследования. В гл. 4—9 показано, что уже многое достигнуто в об.иасти динамики многофазных систем путем соответствующего обобщения методов механики сплошной среды. [c.29]

Рассмотрим подробнее характер накладывающегося на усредненный поток нерегулярного, пульсационного, движения. Это двил<ение можно в свою очередь качественно рассматривать как результат наложения движений (турбулентных пульсаций) различных, как мы будем говорить, масштабов (под масштабом движения подразумевается порядок величины тех расстояний, на протяжении которых существенно меняется Kopo ib движения). По мере возрастания числа Рейнольдса появляются сначала крупномасштабные пульсации чем меньше масштаб движения, те. 1 позже такие пульсации появляются. При очень больших числах Рейнольдса в турбулентном потоке присутствуют пульсации с масштабами от самых больших до очень малых. Основную же роль в турбулентном потоке играют крупномасштабные пульсации, масштаб которых — порядка величины характеристических длин, определяющих размеры области, в которой происходит турбулентное движение в дальнейшем будем обозначать порядок величины этого основного (или внешнего) масштаба турбулентного движения посредством /. Эти крупномасштабные движения обладают наибольшими амплитудами. Их скорость по порядку величины сравнима с изменениями Ли средней скорости на протяжении расстояний I (мы говорим здесь о порядке величины не самой скорости, а ее изменения, поскольку именно оно характеризует скорость турбулентного движения абсолютная же величина средней скорости может быть произвольной в зависимости от того, в какой системе отсчета рассматривается движение) ). Что же касается частот этих крупномасштабных пульсаций, то они — порядка отношения и/1 средней скорости и (а не ее изменения А ) к размерам /. Действительно, частота определяет период повторяемости картины движения, наблюдаемой из некоторой неподвижной системы отсчёта. Но относительно такой системы вся эта картина движется вместе со всей исид-костью со скоростью порядка и. [c.185]

При числах Рейнольдса, значительно превышающих критическое значение, при обтекании твердого тела потоком жидкости позади тела образуется длинная область турбулентного движения. Эту область называют турбулентным следом. На больших (по сравнению с размерами тела) расстояниях простые соображения позволяют определить форму следа и закон убывания скорости жидкости в нем (L, Prandtl, 1926). [c.216]

Что касается распределения температуры в основном объеме жидкости, то легко видеть, что при обтекании нагретого тела (при больших R) нагревание жидкости будет происходить практически только в области следа, между тем как вне следа температура жидкости не изменится. Действительно, при очень больших R процессы теплопроводности в основном потоке не играют практически никакой роли. Поэтому температура изменится только в тех местах пространства, в которые попадает при своем движении нагретая в пограничном слое жидкость. Но мы знаем (см. 35), что из пограничного слоя линии тока выходят в область основного потока только за линией отрыва, где они попадают в область турбулентного следа. Из области же следа линии тока в окружающее пространство уже не выходят. Таким образом, текущая мимо поверхности нагретого тела в пограничном слое жидкость попадает целиком в область следа, в котором и остается. Мы видим, что тепло оказывается распреде-лсгг[1ым в тех же областях, в которых имеется отличная от нуля завихренность. [c.296]

Создание теории взвешивания наносов и получение формулы для незаиляющей скорости на основе современного представления о турбулентности потока, что было бы дальнейшим развитием теории Н. Е. Жуковского, являются одной из современн1)1Х задач в области гидравлики. [c.195]

В случае же турбулентных потоков в глaдкoii и переходной области сопротивления и в случае ламинарных потоков для гидродинамического подобия требуется моделирование с соблЮ -дением [c.334]

Ю. 1. Борщевский, по его словам /19, 20/, сделал первоначальную попытку синтезировать результаты М. Миллионщикова /144/, С. Клайна /330, 321/ и Р. С. Бродки /120/, полученные ими при исследовании турбулентных движений в пристенной области. Для этой цели введена вихревая модель турбулентного потока, описываемая ступенчатыми функциями. При этом предполагается, что размеры ступенек (т.е. плотность распределения либо разрывов функций) могут быть случайными в пространстве и времени. Под размерами ступенек подразумевается как осредненное значение рассматриваемой функции, так и величина площадки, на которой сосредоточена эта функция. При этом размеры площадок данных значений функции также могут быть распределены случайным образом. Это обстоятельство пoзвoJмeт исследовать статические свойства турбулентности. [c.34]

По Прандтлю турбулентный поток состоит из двух областей ламинарного подслоя и турбулентного ядра потока, между которыми (по данным более поздних исследований, проведенных в ЦАГИ Г. А. Гуржиенко) существует еще одна область —переходный слой (рис. 5.7, а). Совокупность ламинарного подслоя и переходного слоя в гидродинамике называют обычно пограничным слоем. [c.78]

Мы приведем здесь решение задачи о течении из плоского турбулентного источника, которое получено Гёртлером на основе так называемой новой теории свободной турбулентности Л. Прандтля . Схема такого источника показана на рис. 202. В силу сказанного выше, это течение приближенно воспроизводит поток в области основного участка турбулентной струи. Началь- 4 41J [c.419]

Прежде чем перейти к изучению турбулентного потока в трубе, рассмотрим установившееся движение жидкости вдоль безграничной пластинки. Расположим ось координат так, чтобы ось х была направлена вдоль пластинки, а ось у— по нормали (рис. XI.7). Будем полагать, что v = w = О, а составляющая скорости зависит только от у. Вначале рассмотрим ламинарное движение. Так как давление во всей области можносчитать постоянным, то уравнение Стокса для этого случая будет иметь вид [c.267]

Каверна, образованная за диском, при определенных числах Фруда имеет на большей части своей длины гладкую прозрачную поверхность (рис. VI. I). Однако это свойство существенно зависит от степени турбулентности потока. При повышении турбулентности потока (например, путем его искусственной турбулизации) на поверхности каверны, образованной за диском, появляются высокочастотные колебания — волны (рис. VI.2). На поверхности сферических и эллиптических кавитаторов есть пограничный слой, который вблизи точки отрыва каверны разрушается и служит источником возмущения поверхности каверны. На небольшом участке длины за точкой отрыва каверна имеет гладкую и прозрачную поверхность течения. Однако сразу же за этой областью появляется система поверхностных волн с амплитудой, возрастающей вниз по потоку. Ряд исследователей предполагает, что эти волны возникают вследствие роста неустойчивости отделенного пограничного слоя кавитатора. [c.211]

При исследовании закономерностей турбулентного движения в трубах целесообразно исходить, как это было сделано в случае ламинарного движения, из выражения для касательного напряжения. Природа касательных напряжений, возникающих в турбулентном потоке, более сложна, чем в ламинарном. В процессе турбулентного перемешивания массы жидкости из центральной части трубы попадают в область потока у стенок, и, наоборот, частицы, движущиеся у стенок, — в центральную область потока. Массы, перемещающиеся из центральной части потока к периферии, обладают большими продольными скоростями, чем перемещающиеся в противоположном направлении, так как осредненная местная скорость больше в центральной области потока. Массы, движущиеся с меньшими скоростями, попадая в область больших ос-редненных скоростей, тормозят движение жидкости в этой области. Таким образом, обмен массами жидкости в потоке в поперечном направлении приводит к соответственному обмену количеством движения. [c.178]

На типичном энергетическом спектре пульсаций турбулентного потока (рис. 4.26) можно выделить три характерные области. Область а характеризуется наибольшими вихрями, получающими энергию от осредненного течения и передающими ее более мелким вихрям. В этой области спектра с у.меньшением размера вихрей (т. е. с увеличением 1//) их энергия возрастает, достигая максимального значения при размере вихрей /т (так называемые эиергонесущие вихри). По размеру эти вихри близки макромасштабу турбулентности. Эиергонесущие вихри передают энергию более мелким вихрям. Процесс передачи энергии сопровождается распадом крупных вихрей иа более мелкие до тех пор, пока в конечном счете вихри не станут настолько малыми (область с), что будут уже не турбулентными, а вязкими. Именно в этих наименьших вихрях, имеющих размер, близкий к микромасштабу турбулентности, происходит переход турбулентной энергии в тепло (так называемая диссипация энергии). Между областью крупных вихрен с максимальной энергией и областью наименьших вихрей имеется промежуточная область вихрей средних размеров (область б), называемая инерционной областью спектра, [c.181]

Механизм этого явления еще не вполне ясен. Уст.чповлено, что добавки полимеров с высоким молекулярным весом изменяют струк-туру турбулентного потока вблизи стенок. Длинные молекулы полимеров, вытягиваясь в нити и располагаясь в виде подвижной сеткн вдоль плоскости течения в пристеночной области, снижают поперечные составляющие турбулентных пульсаций скорости, что приводит к сннжеишо потерь напора на трение. [c.197]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...