Ламинарное течение пограничный слой,

Проблеме гидродинамической устойчивости ламинарного течения в плоских каналах и трубах с проницаемыми стенками и условиями перехода в турбулентный режим посвящен ряд исследований [1]. Выводы о влиянии отсоса (вдува) на устойчивость пограничного слоя сводятся к следующему в плоском канале отсос стабилизирует течение, повышая критическое число Рейнольдса (рис. 4.6) вдув вначале резко дестабилизирует процесс, однако при параметрах вдува, больших критического, наблюдается слабый рост критического значения числа Рейнольдса Re . Потеря устойчивости ламинарного течения в трубах с проницаемыми стенками имеет особенности в частности, отсос дестабилизирует течение, снижая Re . [c.132]

Так, устойчивость ламинарного течения в круглой трубе нарушается при Ке 2300 (число Рейнольдса рассчитано по среднерасходной скорости жидкости и внутреннему диаметру трубы — Re=i/D/v). В случае продольного обтекания пластины пристенное ламинарное течение (пограничный слой) несжимаемой жидкости начинает переходить в турбулентное при Не 5-10 (число Рейнольдса рассчитано по скорости невозмущенного потока и рас-стоянию от входной кромки — Re= x/v). [c.80]

В пограничном слое часто достигается естественная турбулентность, возникающая при определенной высоте поверхности теплообмена, когда ламинарное течение переходит в турбулентное под. влиянием повышения скорости в результате гравитационного воздействия (см. Пленочная конденсация , стр. 83). [c.99]

Из дифференциального уравнения энергии для плоского течения в ламинарном пограничном слое для набегающего на пластину потока (рис. 1.13) в случае Рг 1, принимая движение газа энергетически изолированным, получают урав- [c.35]

В гл. 6 было указано, что при изотермическом турбулентном течении измерения, проводимые в направлении от стенки к ядру потока, указывают на присутствие у стенки тонкого подслоя с ламинарным течением, пограничного слоя, расположенного за этой ламинарной пленкой и, наконец, турбулентной зоны в основном ядре потока. Как для выяснения механизма теплоотдачи от стенки к жидкости, так и для исследования допущений, положенных в основу вывода теоретических зависимостей, которые характеризуют тепловые потоки от трубы к жидкости, значительный интерес представляют измерения скорости и температуры в потоке жидкости. [c.281]

В более ранней работе Касика и Хаппеля [103] эта же модель использована для расчета тепло- и массообмена в слое в области Не = 1001000, где при ламинарном гидродинамическом пограничном слое нельзя пренебрегать силами инерции и влиянием отрывного обтекания кормовой части сферы. Авторы [103] приняли, что вихри, образующиеся за каждой обтекаемой сферой, уменьшают свободный объем зернистого слоя, в котором движется жидкость, протекающая через зернистый слой. Соответственно эти затененные в кормовой части сфер участки должны быть исключены из объема условной сферы Хаппеля, в которой движется шар. Объем зон отрывного обтекания принимается в исследуемом интервале Ке постоянным. Его относительная величина зависит от доли незанятого объема е. В соответственно скорректированном объеме жидкой сферы, обтекающей отдельный элемент слоя, выделяется гидродинамический пограничный слой, в котором преобладают силы вязкости. В остальной области предполагается потенциальное течение жидкости. Распределение скоростей и концентраций в безразмерной форме подбирается в виде степенных многочленов, удовлетворяющих заданные граничные условия. При интегрировании дифференциальных уравнений переноса была также сделана оценка влияния неравновесного потока к поверхности сферы, который [c.386]

Б гидродинамике различают два основные режима течения ламинарное и турбулентное. Первый вид течения характеризуется слоистостью, линии потока параллельны направлению движения. При турбулентном течении в потоке образуются вихри, которые перемещаются в различных направлениях и вызывают интенсивное перемешивание текущей жидкости (газа). Только в непосредственной близости к стенкам омываемых тел, в пограничном слое , сохраняется ламинарное течение. Однако при очень сильной турбулизации потока и в пограничном слое возникают вихри и течение не является чисто ламинарным. Наличие пограничного слоя имеет большое значение для скорости внешнего массообмена. [c.212]

Образующийся вблизи стенки пограничный слой с ламинарным течением (в маслопроводах обычно толщиной 1— 1,5 мм) создает благоприятные условия для концентрации отложений на стенках труб. Попадая в область пограничного слоя, частицы шлама и других загрязнений откладываются на стенках, так как скорость масла в пристеночной области обычно недостаточна для их выноса. С уплотнением отложений граница ламинарного течения в слое отодвигается от стенки, что способствует дальнейшему нарастанию отложений. Толщина пограничного слоя больше в местах снижения скорости потока, и поэтому именно здесь активнее выпадают отложения из потока. [c.35]

Существуют три области течения жидкости область гидравлически гладких труб , переходная и область шероховатых труб. В области гидравлически гладких труб преобладающее влияние на сопротивление оказывают вязкостные напряжения. Шероховатость труб при наличии ламинарной пленки пограничного слоя не влияет на структуру потока, и потери напора являются только функцией числа Рейнольдса. [c.272]

При ламинарном течении шероховатость не оказывает влияния на сопротивление трения. При турбулентном течении шероховатость начинает проявляться, как только толшина граничного слоя приближается к высоте выступа б. Если значение б превышает толщину пограничного слоя, то коэффициент сопротивления зависит только от шероховатости стен и не зависит от критерия Ке. В этом случае [c.171]

Примечание В зависимости от характера движения жидкости различают "ламинарный (динамический) пограничный слой" и "турбулентный (динамический) пограничный слой", когда вдоль потока одновременно существуют области ламинарного и турбулентного движения разделенные "переходной областью", в пределах которой происходит перестройка режима течения [c.124]

По мере развития теории вязких гиперзвуковых течений стало очевидным, что следует различать два класса течений пограничного слоя у поверхности обтекаемых тел обтекание затупленных тел и обтекание тел, имеющих относительно острый передний край. Течение ламинарного пограничного слоя у заостренных тел [c.97]

Работы большинства исследователей показывают, что в обычном случае, когда основная часть потока характеризуется развитым турбулентным движением, условия течения близки к схематически изображенным на рис. 6-7. На стенке 00 скорость равна нулю в непосредственной близости к стенке в слое ОА жидкость движется ламинарно. В пограничном слое АВ движение в каждый данный момент может быть либо ламинарным, либо турбулентным. В зоне ВС движение всегда турбулентно. [c.210]

Аналитическое исследование гидродинамики и массообмена в каналах с отсосом или вдувом проводят для ламинарных течений интегрированием системы уравнений (4.1)—(4.4), для турбулентных — на основе дифференциальных и интегральных соотношений модели пограничного слоя при этом основные результаты по коэффициентам трения и числам массообмена обычно представляют в форме относительных законов сопротивления и массообмена [1—3] [c.123]

Дальнейшее увеличение числа Ке характеризуется тем, что происходит турбулизация течения в оторвавшемся пограничном слое. В соответствии с этим профиль скорости в слое становится полнее, т. е. оторвавшийся пограничный слой начинает расширяться в сторону стенки диффузора, что в итоге снова приводит к присоединению слоя к стенке. Однако при положительном градиенте давления турбулентный пограничный слой отрывается от стенки, но уже дальше по потоку, поэтому зона турбулентного отрыва получается значительно меньше зоны ламинарного отрыва. [c.30]

Уравнения (5.8) и (5.9) были получены на основе предположения, что между турбулентным ядром течени я среды и стенкой существует ламинарный пограничный слой и в турбулентном ядре потока коэффициенты молекулярного переноса с и V пренебрежимо малы по сравнению с соответствующими коэффициентами турбулентного переноса/)с,т и Ут и поэтому ими можно пренебречь. [c.153]

Теоретические решения. Кольборн [162] первым сделал попытку теоретически учесть влияние поперечного потока конденсирующегося пара Уп на интенсивность массоотдачи при конденсации пара из парогазовой смеси. При этом он исходил из упрощенной схемы ламинарного пограничного слоя при турбулентном течении парогазовой смеси, в котором полностью происходит изменение скорости и параметров движущейся смеси от их значений в ядре потока до значений на поверхности пленки конденсата, а в турбулентном ядре скорость и параметры смеси полностью выравнены по сечению. Вызываемое поперечным потоком вещества изменение толщины пограничного слоя Кольборн не учитывал. [c.155]

Аккерман [150] выполнил теоретическое исследование влияния поперечного потока вещества на интенсивность тепло- и массообмена при испарении жидкости в омывающий ее поток неконденсирующегося газа и при конденсации пара из парогазовой смеси в случае больших температурных и концентрационных напоров. В этом исследовании Аккерман исходил из той же упро щенной схемы ламинарного пограничного слоя, принятой ранее Кольборном, но, в отличие от Кольборна, учитывал изменение толщины пограничного слоя, вызываемого соответствующим изменением профиля скоростей в нем под влиянием поперечного потока вещества. При этом Аккерман предполагал, что поперечный поток вещества не оказывает влияния на изменение касательного напряжения на границе ламинарного пограничного слоя и турбулентного ядра течения. [c.156]

Эти уравнения были получены на основе рассмотрения упрощенной схемы ламинарного пограничного слоя при турбулентном течении паровой смеси, в котором полностью происходит изменение скорости и параметров движущейся паровой смеси от их значений в ядре потока до значений на поверхности раздела фаз, а в турбулентном ядре скорость и параметры смеси полностью выравнены по сечению. Предполагалось также, что состав пара у поверхности конденсации и состав образующегося конденсата равновесны. [c.184]

Ламинарное течение при больших числах Рейнольдса (теория пограничного слоя) [c.107]

В ламинарном пограничном слое давление постоянно поперек слоя, в то время как в турбулентном — комбинация р-Ьри . Тем не менее при малой степени турбулентности внешнего течения давление на внешней границе пограничного слоя равно давле(гию на стенке уравнение средней кинетической энергии [c.110]

В этой главе рассматриваются законы распространения света в среде с переменным показателем преломления главным образом с позиций геометрической оптики. Оптическая неоднородность называется шлирой . Этот термин заимствован из технологии производства стекла. Например, тепловой пограничный слой является шлирой, поскольку его показатель преломления зависит от температуры. Распределение температур и, следовательно, распределение показателей преломления в ламинарном тепловом пограничном слое описываются известными физическими законами пограничного слоя. В шлире, образованной, например, вихревым столбом газа, выходящего из трубы, это распределение фактически беспорядочное. Оптические методы позволяют провести количественные исследования в обоих случаях. Естественно, в первом случае можно получить подробную информацию, наиример распределение температур, а во втором — только интегральные значения, например теплосодержание вихря. Тепловые пограничные слои будут рассмотрены подробнее, чем другие поля течений, встречающиеся в газовой динамике и баллистике. [c.15]

До настоящего времени не существует теории, описывающей переход от ламинарного течения в пограничном слое к турбулентному. Более того, описание полностью турбулентного пограничного слоя требует использования эмпирических или полуэмпирических моделей турбулентности (см. 2.2. 1). Моделирование турбулентности является одной из ва нейших проблем гидродинамики. [c.135]

Физическая сущность влияния акустических колебаний на теплообмен при естественной или вынужденной коивекции сводится, по П. Н. Кубанскому [168—170], к воздействию акустических течений на пограничный слой и ламинарный подслой жидкости. Так, осесимметричное и плоское акустические течения у стенки гладкого цилиндра, направленные по нормали к поверхности, глубоко проникают в эти слои. Вследствие этого указанные слои претерпевают деформацию, смещение в иное положение и турбулизацию. Осесимметричные акустические течения у возбужденных резонансных систем пронизывают пограничный слой и внедряются в поток, вызывая сильные возмущения в ламинарном подслое, пограничном слое и потоке, омывающем цилиндр. Результатом всех этих изменений и является интенсификация процессов теплоотдачи. [c.67]

Сушествует три области течения жидкости область гидравлически гладких труб , переходная и область шероховатых труб. В области гидравлически гладких труб преобладаюшее влияние на сопротивление оказывают вязкостные напряжения. Шероховатость труб при наличии ламинарной пленки пограничного слоя не влияет [c.61]

Двумерное ламинарное свободноконвективное течение на горизонтальной планке, нагретая сторона которой обращена вниз, или охлажденная сторона — вверх, также исследовано экспериментальными и теоретическими методами. В этом случае сила Вп направлена к поверхности (В <0). Экспериментальные данные показывают, что и в этом случае образуется течение пограничного слоя (см., например, статьи [5, 156]). В ви-зуализационном эксперименте [ 56] наблюдали поле течения на нагретой горизонтальной плоской планке, обращенной вниз. [c.246]

Отрыв, возникающий при прямом взаимодействии потоков. Первый тип отрыва, называемый далее отрывом из-за взаимодействия , Пера и Гебхарт [129] изучали для случая течения над цилиндрической поверхностью, а Джалурия и Гебхарт [84] для случая течения над полусферической поверхностью в воде. На рис. 5.8.1, а показана геометрическая схема устройства, использованного для формирования течения в первом из этих исследований. На каждой из двух вертикальных боковых стенок, имеющих форму перевернутой буквы U, развивается вертикальное течение пограничного слоя. Эти потоки, обтекая криволинейные участки, взаимодействуют, соединяются и образуют факел над криволинейной поверхностью, показанный на рис. 5.8.1, б. Длина треков на рис. 5.8.1, б, создаваемых малыми освещенными частицами плиолита, характеризует величину скорости и местное направление потока. Ясно видно, что отсутствуют какие-либо вихревые движения, возвратное течение или циркуляция, которые часто связывают с отрывом пограничных слоев от поверхности в вынужденных течениях. Стационарные ламинарные течения просто соединяются и плавно отделяются от поверхности. Они вынуждены оторваться, так как текут навстречу друг другу. [c.319]

Следует, однако, отметить, что распределение скоростей, как показа. результаты численного интегрирования соответствующих дифференциальных уравнений течения пограничных слоев, при плоскопараллельном и осесимметричном течении в окрест-Hf) Tii критической точки довольно близки друг другу. В силу этого представляется возможным теоретически рассчитать теплообмен при обтекании тела любой формы. В частности, в работе 111] сделан расчет распределения температур в ламинарном Пограничном слое как для плоской, так и для осесимметричной задачи. [c.97]

Присутствие частиц в потоке оказывает существенное влияние на профиль осредненной скорости несущей фазы в нсевдоламинарном пограничном слое (см. рис. 5.38). Профиль становится более заполненным вследствие ускорения воздуха частицами вблизи стенки. Это согласуется с выводами работы [17]. Различие между скоростями воздуха однофазного и гетерогенного течений достигает своего максимума именно вблизи стенки, где имеется наибольшая разница в скоростях газовой и твердой фаз вследствие инерции частиц. Число Рейнольдса частицы в этой области значительно превосходит соответствующую характеристику в набегающем потоке и равно Rep = 15 — 25. Наполняя профиль осредненной скорости, частицы увеличивают ее градиент на стенке, что приводит к росту поверхностного трения в ламинарной области пограничного слоя. Наполнение профиля скорости приводит также к уменьшению формпараметра профиля в этой области, приближая его значение к значению, характерному для турбулентного пограничного слоя и, таким образом, ускоряет начало перемежающегося ламинарно-турбулентного течения. [c.162]

Как показали многочисленные опыты, эта величина не является постоянной и зависит от целого ряда факторов, причем теоретически возможно рассчитать ее только для случая ламинарного движения. При ламинарном движении пограничный слой движущейся жидкости или газа образует у самой стенки неподвижную пленку и коэфициент трения не зависит от характера внутренней поверхности стенок, а только от диаметра трубы и вязкости двил<ущейся жидкости или газа. Для турбулентного же течения, которое нас только и интересует (так как газ в трубах практически всегда движется турбулентно), повидимому, еще долго придется довольствоваться эмпирическими зависимостями ввиду большой сложности происходящих при этом физических явлений. [c.346]

Итак, в условиях низких дозвуковых скоростей вторичные течения, возникающие в области взаимодействия пограничных слоев, сравнительно невелики, т.е. достигают величин порядка нескольких процентов скорости набегающего потока. Однако несмотря на малость, они приводят к возмущению продольного сдвигового потока, в значительной степени определяя структуру турбулентных пристенных течений в окрестности линии пересечения плоских поверхностей. В частности, тот факт, что темп нарастания пограничного слоя в биссекторной плоскости двугранного угла несколько меньше, чем в двумерной области, следует отнести за счет утоньшающего воздействия поперечных течений. Не случайно в случае изменения направления их движения на противоположное, как это имеет место при ламинарном обтекании, пограничный слой в плоскости симметрии становится значительно более развитым [39 ]. Вторичные течения воздействуют как механизм конвективного переноса в плоскости, нормальной к направлению основного потока. Как с,тедует из [61] на основе оценки членов первого порядка, эти течения конвектируют количество движения, завихренность основного потока, а также полную энергию среднего движения. Воздействуя на распределение изотах, поперечные потоки существенно изменяют также протяженность области взаимодействия, коэффициент поверхностного трения, тепловой поток к стенке [148] и другие характеристики вязкого течения в угле. [c.122]

В экспериментальной практике большое значение имеет выбор геометрических параметров такого турбулизатора, который при заданных условиях течения обеспечивал бы переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный сразу же за турбулизатором, т.е. практически свел бы к нулю протяженность области перехода. В естественных условиях область перехода имеет большую протяженность, соизмеримую с длиной Хл ламинарного участка пограничного слоя. Это следует из рис. 4.55, где приведена опытная зависимость числа Reдa = УооАж/ оо. рассчитанного по длине области перехода Ах = Жкп - Жл. от числа Рейнольдса перехода Рвпер == иооХ п/ оо, вычисленного по расстоянию от передней кромки обтекаемого тела (ж = 0) до конца области перехода Жкп, для случая обтекания пластины как несжимаемой жидкостью, так и сверхзвуковым потоком при числе М = 3. [c.292]

На рис. 1.5, а схематически показана модель движения жидко сти вдоль пластины, включающая два режима течения — ламинар ный и турбулентный. На переднем участке пластины л <л кр обра зуется ламинарный гидродинамический пограничный слой толщи ной бл(л ). Как только становится больше критической, дви- [c.17]

Для математического описания такого циклического процесса авторы ввели дополнительные упрощения постоянство -скорости основного турбулентного потока /о (индекс О означает условия вне пограничного слоя), одномерность роста ламинарного подслоя, пренебрежимая малость времени разрушения подслоя по сравнению с временем его роста. При этих предположениях, рассматривая обмен импульсом со стенкой в течение времени соприкосновения (Лг) как нестационарный процесс молекулярной диффузии, можно использовать уравнение Фнка [c.175]

И решалась в предположении о линейно.м распределении скорости в вязком подслое, Таким образом, была использована физическая гипотеза о затухании невзаимодействующих вихрей в ламинарном плоско-параллельном, стационарном, безградиеитном теченш (эта гипотеза является, по-видимому, хорошим приближением к действительности непосредственно вблизи стенки). Проведенное теоретическое рассмотрение показало, что структура турбулентности в вязком подслое определяется крупномасштабными вихрями, сильно вытянутыми в продольном направлении. Эти вихри двигаются со скоростью, значительно превышающей локальные скорости в вязком подслое и составляющей примерно полов1шу скорости на внешнем крае пограничного слоя (или на оси, если рассматривается течение в трубе). Этому способствуют и напряжения Рейнольдса, которые затухают пропорционально третьей степени расстояния от стенки. Вычисления показали также, что поперечный интегральный масштаб вихрей в подслое соизмерим с толщиной вязкого подслоя, в то время как продольный интегральный масштаб турбулентности в подслое почти на два порядка больше. Этот факт указывает на важную роль трехмерности пульсационного движения в пределах вязкого подслоя. [c.180]

Массообмен. Перенос массы в направлении поверхности соприкосновения фаз может происходить в результате молекулярной диффузии и конвекции, вызва.нной гидростатическими силами, течением потока или использованием перемешивающих устройств. Отдельный случай представляет собой движение турбулентного потока, в котором можно различить две зоны ламинарную (слой около поверхности соприкосновения фаз — пограничный слой) и турбулентную (в глубине фазы — ядро потока). В ламинарном слое вещество переносится главным образом молекулярной диффузией, а в турбулентной зоне в основном вследствие завихрений и флуктуаций локальной скорости движения потока. Считая, что в турбулентной зоне концентрация практически выравнивается, перенос массы в такой системе можно представить как молекулярную диффузию через пограничный ламинарный слой с эффективной (приведенной) толщиной. Перенос вещества до границы раздела фаз называется массоотдачей. [c.244]

На рис. 2.1 показано развитие пограничного слоя при обтекании плоской пластины. На входной кромке толщина пограничного слоя равна нулю и увеличивается далее с расстоянием х. В сечении, где Ке = шх1 > Кекр, наступает турбулентный режим. При этом весь пограничный слой приобретает структуру турбулентного потока за исключением тонкого подслоя у стенки, который по-прежнему остается ламинарным. Таким образом, пограничный слой может быть ламинарным или турбулентным с ламинарным подслоем. Переход от ламинарного пограничного слоя к турбулентному не имеет четкой границы, а занимает в диапазоне значений Ке некоторую область, называемую переходной. Соответствующий ей режим течения называется переходным. Границы переходного режима тем шире, чем выше вязкость среды и чем, следовательно, труднее возникает турбуленхность. Экспериментально установлено, [c.65]

Уравнения пограничного слоя (двухмерное жредненное течение). Течение в пограничном слое может быть ламинарным или турбулентным, причем первый случай можно рассматривать как част 1ын второго. Поэтому ниже выводятся уравнения для осредненного турбулентного течения в пограничном слое. Рассматривается только двумер- [c.110]

Смена режимов течения происходит не скачкообразно, а обязательно на некотором конечном отрезке. Расчет такого переходного пограничного слоя представляет собой одну из еще не решенных задач теории. Вполне возможен и обратный процесс — переход от турбулентного течения к ламинарному, называемый рсламинарнзацней. В частности, турбулентный пограничный слой с очень большим отрицательным градиентом давления (сильное ускорение) может стать ламинарным в тот момент, когда R g становится меньше некоторого критического значения, например Re 370 [107]. [c.116]

Влияние шероховатости. Влияние шероховатости на поле течения около круглого цилиндра исследовалось в 123—26]. На рис. 4 показан коэффициент сопротивления шероховатого круглого цилиндра в поперечном потоке в зависимости от числа Рейнольдса, измеренный в [23]. Параметром является относительная шероховатость /г /О. Каждая кривая охватывает три режима докритический, критический и сверхкритический. Очевидно, что в докри-тическом режиме шероховатость поверхности никак не сказывается. При больших числах Рейнольдса ламинарный отрыв сопровождается образованием замкнутого пузыря. Таким образом, точка отрыва сдвигается вниз по потоку и поэтому сопротивление уменьшается. На шероховатой поверхности этот эффект наблюдается при меньших числах Рейнольдса, что обусловлено дополнительными возмущениями пограничного слоя, создаваемыми шероховатостью. Уменьшение сопротивления в критической области для шероховатой поверхности заметно меньше, чем для гладкой. [c.139]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология