ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Распределение напряжений Рейнольдса. Приближенные экспериментальные модели турбулентности из "Пространственные пристенные турбулентные течения в угловых конфигурациях" Для корректного описания основных физических явлений и понимания трехмерной картины вихревого движения в сложных турбулентных течениях необходима информация не только о поле осредненных скоростей, но и о распределении всех компонент тензора напряжений Рейнольдса. Как отмечалось выше, подобная информация также важна при совершенствовании и развитии приемлемых расчетных методов этого класса течений. Однако определение всех компонент напряжений Рейнольдса представляет собой весьма непростую задачу, решение которой требует тщательной отработки методики эксперимента, соответствующего оборудования и определенного опыта и навыков в работе с аппаратурой для измерения турбулентности. Это в особенности относится к исследованиям пространственного сдвигового течения в угловых конфигурациях, где наличие твердых границ (граней) вызывает повышенную чувствительность течения к внесению всякого рода возмущений, например, от державок, обтекателей, стоек и т.п., которые могут быть источником дополнительных методических погрешностей. За неимением эффективных бесконтактных оптических методов диагностики, нередко ограничиваются определением (интегральной по спектру) продольной компоненты пульсаций скорости, измерение которой представляет собой менее трудную в техническом отношении задачу, тем более что и по поведению этой компоненты можно, по крайней мерс на качественном уровне, судить о свойствах исследуемого течения. [c.125] В области II (окрестность ядра вихря) поперечные потоки постепенно разворачиваются от стенки и переносят из пристенной части слоя массы газа с более высоким уровнем пульсаций. Поэтому функция отрицательна. [c.128] Наконец, в области III (асимптотическая часть области взаимодействия) поперечные потоки и массоперенос плавно затухают и функция стремится к нулю. При этом по мере увеличения координаты z происходит постепенный переход к двумерному течению. [c.128] Таким образом, на основе представленных данных можно прийти к предварительному заключению о том, что в соответствии с направлением поперечных течений в области взаимодействия пограничных слоев двугранного угла осуществляются процессы перераспределения не только средней скорости, но и самой энергии турбулентности. Однако влияние этих процессов на величину диссипации энергии турбулентности, очевидно, невелико. [c.128] Во-вторых, при удалении от передней кромки модели характерное искривление линий fiv /Ug = onst становится все более значительным (см. [c.128] В-третьих, значительное искажение контура анализируемых изолиний в окрестности биссекторной плоскости угла, причиной которого являются вторичные течения, подтверждает сделанные выше выводы о взаимосвязи между пульсациями скорости и указанными течениями. Следовательно, по характерному искривлению этих линий можно по крайней мере на качественном уровне судить об интенсивности продольно развивающихся вихрей. [c.129] Рассмотрим теперь поведение остальных компонент тензора рейнольдсовых напряжений в прямом двугранном угле [150]. Отметим предварительно, что для измерений указанных величин в качестве первичного преобразователя в цитируемой работе использовался однониточный поворачиваемый датчик термоанемометра с наклонной нитью Волластона с диаметром и длиной рабочего участка соответственно 3 мкм и 0.6 мм, изготовленный по технологии [113]. Ряд экспериментов выполнен стандартным способом с применением датчика с нормально расположенной нитью, обычно применяемым для измерений в пограничных слоях. Полезно также заметить, что использование однониточного поворачиваемого датчика термоанемометра с нитью Волластона применительно к изучению течения в двугранном угле оказалось достаточно эффективным средством для анализа свойств пространственного потока в такой конфигурации. [c.129] Основные результаты, характеризующие типичные распределения шести компонент напряжений Рейнольдса поперек двугранного угла в виде линий равных значений этих величин (и) uj /1/ ) 10 = onst, представлены на рис. 2.35. Значения тех или иных компонент напряжений показаны непосредственно над соответствующими изолиниями. Представленные данные не противоречат аналогичным результатам, полученным в [68] для сходных условий эксперимента. [c.129] Таким образом, понятный с физической точки зрения характер изменения величины I поперек двугранного угла и динамика ее асимптотического поведения подсказывают, что подобный подход, вероятно, вполне может служить основой для разработки приближенной аналитической модели длины пути перемешивания, пригодной для моделирования локальной структуры турбулентности в неограниченном прямом двугранном угле. Ясно, однако, что уточнение модели, определение предельных значений параметров, при которых можно ее использовать, потребует в будущем тщательных и скрупулезных дополнительных исследований в более широком диапазоне варьируемых условий. [c.137] Вернуться к основной статье