ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения из теории турбулентного движения из "Обезвоживание и обессоливание нефтей" Термин турбулентность употребляется для определения явления, которое заключается в том, что при определенных условиях гидродинамические и термодинамические характеристики течений жидкостей и газов (такие, как температура, давление, плотность) начинают изменяться во времени и пространстве хаотическим образом. Беспорядочный характер движения — основная особенность турбулентности. Скорость турбулентного движения, в отличие от ла.минарного, не является однозначной функцией пространственно-временных координат — она становится случайной. Поэтому турбулентность описывается статическими методами, основой которых является выявление и исследование различных статических взаимосвязей между отдельными параметрами потока. [c.176] При турбулентном движении вязкой жидкости ее кинетическая энергия вследствие вязкого трения преобразуется в тепло. Поэтому турбулентный поток вязкой жидкости является диссипативным, и для его поддержания необходим постоянный подвод энергии извне. В противном случае турбулентность вырождается. С другой стороны, влияние вязкости как бы усредняет турбулентность по объему, делает ее более однородной. В предельном случае, когда структура турбулентности во всех точках исследуемого объема количественно одинакова, она называется однородной. [c.176] Если основные статистические характеристики турбулентности во всех точках исследуемого объема не зависят от направления движения жидкости, турбулентность называется изотропной. В остальных случаях турбулентность будет неизотропной, или анизотропной. [c.176] Структуру турбулентного потока можно представить в виде совокупности турбулентных вихрей различного размера, или, как часто говорят, масштаба. Крупномасштабные вихри, обладающие значительной кинетической энергией, являются неустойчивыми образованиями и распадаются на более мелкие, распределяя между ними свою кинетическую энергию. За время жизни крупномасштабного вихря только незначительная часть его энергии расходуется на трение, ос-новная же часть передается более мелкомасштабным вихрям, которые в свою очередь также могут дробиться с образованием более мелких вихрей и т. д. Таким обазом, в турбулентном потоке идет непрерывная перекачка энергии от крупномасштабных вихрей к более мелким. [c.176] Здесь — скорость вихря масштаба Л V — кинематическая вязкость жидкости. [c.177] Отсюда видно, что период мелкомасштабных пульсаций не зависит от их размера. [c.178] Изложенная схема турбулентности лежит в основе теории локальноизотропной турбулентности А. И. Колмогорова. При использовании ее результатов следует помнить, что эта теория асимптотическая, т. е. соответствующая весьма большим числам Рейнольдса для основного потока. [c.178] Локальная диссипация энергии по сечению трубы существенно неоднородна она минимальна в центре трубы (в ядре потока), монотонно возрастает при удалении от него, достигает максимума, а затем опять уменьшается при приближении к стенке трубы. На рис. П. 1.1. показано характерное изменение диссипации энергии по сечению трубы кривая построена на осйове измерений Лауфера [153] при Ке=5-10 в безразмерных координатах, в которых 1 =У ТсР — динамическая скорость, определяемая напряжением трения на стенке трубы Тс и плотностью жидкости р. [c.179] В отличие от средней удельной диссипации энергии (см. П. 1.12) зависимость, представленная на рис. П. 1.1, не имеет универсального аналитического описания. [c.179] Удельная диссипация энергии является определяющим параметром для внутреннего масштаба турбулентности [см. (П. 1.5)]. Для оценки порядка ее величины в транспортных трубопроводах на рис. П. 1.2 приведена зависимость от при различных значениях V, рассчитанных по (П. 1.5). Из рис. П. 1.2 видно, что порядок величины в широком диапазоне изменения и V исчисляется сотнями микрон, что значительно превышает размеры капель мелкодисперсной составляющей водонефтяной эмульсии, которые исчисляются единицами и десятками микрон. [c.179] Вернуться к основной статье