ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ламинарный и турбулентный режимы течения. Уравнения Рейнольдса из "Тепломассообмен Изд3" Движение жидкости, при котором возможно существование стационарных траекторий частиц, называется ламинарным. При этом, например, при течении в трубе струйки жидкости не перемещиваются друг с другом, и при неизменном перепаде давления на концах трубы скорость жидкости в любой точке не зависит от времени. Ламинарный режим течения в трубе имеет место при числах Рейнольдса, меньщих Ке р (Ке 2300). При Ке Ке р течение теряет устойчивость, струйки жидкости перемещиваются друг с другом, а траектории частиц хаотически изменяются во времени (рис. 4.7, а). В потоке возникают нерегулярные пульсации скорости (рис. 4.7, б), и при стационарных граничных условиях на концах трубы не зависит от времени только усредненное за относительно большой промежуток времени значение скорости в данной точке. Такой режим течения называется турбулент- ным. Этот режим течения наиболее часто встречается на практике. Течение теплоносителей в теплообменных аппаратах, установленных на тепловых и атомных электрических станциях, как правило, является турбулентным. [c.144] Из-за хаотичности траекторий частиц теоретическое изучение турбулентных потоков значительно усложняется. До недавнего времени считалось, что без привлечения дополнительных гипотез и опытных данных с помощью уравнений гидродинамики вообще невозможно рассчитать поле скорости и гидравлическое сопротивление при турбулентном режиме движения жидкости. В настоящее время это мнение можно считать устаревшим. Для некоторых простейших случаев (течение жидкости в трубах и каналах на участках, значительно удаленных от входа, и др.) численным моделированием с помощью сверхмощных компьютеров получены решения уравнений Навье—Стокса и для турбулентных потоков рассчитаны напряжения в жидкости, подтверждены эмпирические законы гидравлического сопротивления, установлено критическое число Рейнольдса (Ке р 2300) и т.п. Тем не менее, основным методом изучения турбулентных потоков в настоящее время остается метод, предложенный в XIX в. английским ученым О. Рейнольдсом. [c.144] По методу Рейнольдса мгновенные значения переменных, входящих в уравнения конвективного теплообмена (скорость, температура, энтальпия и др.), представляются в виде суммы средних значений и пульсаций, являющихся случайными функциями времени. Средние значения величин — это усредненные за достаточно большой интервал времени (по сравнению с периодом пульсаций) мгновенные значения. В то же время интервал усреднения должен быть малым по сравнению с характерным временем изменения параметров процесса. За исключением особых случаев последнее условие на практике всегда выполняется. [c.145] Пусть У , Т и И — мгновенные значения компонентов скорости, температуры и энтальпии в данной точке, а Vi, Т н И — их средние значения. Тогда = и. + и., Т = Т + Т, к = к + Н, где у -, Т ш к — пульсации. [c.145] В уравнении энергии три плотности турбулентного теплового потока представляют собой новые неизвестные функции координат. [c.146] Таким образом, в полной системе усредненных уравнений конвективного теплообмена содержится девять новых неизвестных. Для замыкания системы приходится привлекать гипотезы и разрабатывать модели турбулентности. [c.146] Вернуться к основной статье