Рейнольдса ламинарном слое на пластине

Рис. 4.6. Влияние степени турбулентности внешнего потока на область значений критического числа Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода для изотермического пограничного слоя на непроницаемой пластине

Плоская пластина. При течении жидкости (газа) вдоль плоской поверхности (пластины) в пристенной зоне образуется гидродинамический пограничный слой, в пределах которого скорость изменяется от значения оУо на внешней границе до нуля на стенке. На начальном участке пластины, пока пограничный слой тонкий, течение ламинарное. Далее, на некотором расстоянии Хкр от передней кромки пластины течение в пограничном слое становится турбулентным. Условная граница перехода от ламинарного режима течения к турбулентному определяется критическим значением числа Рейнольдса [c.173]

Экспериментальные исследования перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный на плоской пластине показали, что критическое значение числа Рейнольдса [c.282]

А. Гладкая плоская пластина. Когда жидкость с однородным профилем скорости движется вдоль пластины с удобно обтекаемой передней кромкой, поток около пластины замедляется в результате ([юрмируется ламинарный пограничный слой. Толщина ламинарного пограничного слоя возрастает с ростом расстояния х от передней кромки, пока не достигается критическая длина лГсг. начиная с которой наступает переход к турбулентному пограничному слою. Критическая д-лина определяется критическим числом Рейнольдса которое [c.242]

Будет рассмотрен случай переноса массы к плоской пластине или от нее при параллельном движении жидкости в условиях пренебрежимо малого градиента давления. Вблизи передней кромки пластины формируется ламинарный пограничный слой однако, если основной поток турбулентен, то на некотором расстоянии по направлению движения потока вблизи поверхности пластины указанный слой также становится турбулентным. Если передняя кромка пластины является острой и отсутствует искусственно наведенная турбулентность, то переход к турбулентному режиму течения совершается при числах Re порядка 200 ООО— 500 ООО [116]. При этом Re представляет собой число Рейнольдса, в котором в качестве линейного размера взято расстояние х, отсчитанное от передней кромки пластины. Следует ожидать, что подобный переход от ламинарного пограничного слоя к турбулентному будет наблюдаться обычно на практике. [c.229]

Аналогия основана на предположении, что соотношения, описывающие теплообмен и перенос количества движения поперек потока жидкости (касательное напряженне между слоями жидкости локально равно изменению ее количества движения), подобны для потоков жидкости с одинаковыми граничными условиями. Хотя это предположение справедливо только для ламинарного режима течения вдоль плоской пластины при отсутствии градиента давления с Рг = 1, оно достаточно общее и может применяться к турбулентному режиму течения и к телам другой геометрии. В этом предположении при Рг = 1 распределения скорости и температуры в пограничном слое идентичны. Тогда между теплоотдачей н гидравлическим сопротивлением жидкости может быть установлена простая зависимость аналогия Рейнольдса [c.62]

Критические значения чисел Рейнольдса зависят также от шероховатости пластины, причем для шероховатой пластины критические числа Рейнольдса меньше, чем для гладкой. При обтекании пластины с недостаточно острой передней кромкой с самого начала может иметь место турбулентный пограничный слой (ламинарная и переходная зоны в этом случае отсутствуют). [c.189]

В теории тепло-и массообмена показывается, что при обтекании плоской пластины воздушным потоком у ее поверхности образуется ламинарный или турбулентный пограничный слой. Переход от ламинарного к турбулентному пограничному слою определяется критическим значением числа Рейнольдса [c.261]

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]

Для расчета турбулентного потока жидкости, движущегося вниз по вертикальным трубам в форме слоя, рекомендуется уравнение (9-37а), которое для воды превращается в уравнение (9-37) данные для расчета ламинарного течения приведены на рис. 9-26. Для ламинарного пленочного течения воды на внешней поверхности горизонтальных труб рекомендуется уравнение (9-38). Для турбулентного течения в прямоугольных каналах предлагается использовать уравнение (9-10 Ь), в котором О заменяется через данные для ламинарного течения приводятся на рис. 9-28. Для потока, параллельного изотермическим пластинам, при числах Рейнольдса (отнесенных к длине) менее 80 000 следует пользоваться уравнением (9-12а) при числах Рейнольдса (отнесенных к длине), превышающих 500 ООО, необходимо применять уравнение (9-41) данные для переходной области отсутствуют. Кратко рассматривается поток, направленный по нормали к пластине. [c.280]

Рассчитайте тепловой пограничный слой вдоль плоской пластины на основании следующих допущений поток ламинарен до критических значений критерия Рейнольдса Ксс. Затем он быстро переходит в турбулентный таким образом, что в критической точке коннектив[1ая толиипш турбулентного пограничного слоя равна конвективно тол и,и-не ламинарного слоя. Поток имеет критерий Прандтля, равный 1. Выведите соотнощение для среднего значения критерия Нуссельта и срав 1н-те с соотнощением на стр. 271. [c.287]

Когда турбулентный поток вступает в контакт с обтекаемой поверхностью (рис. II. 12) сначала образуется ламинарный пограничный слой, подобный рассмотренному выше. По достижении некоторого критического размера ламинарное движение в пограничном слое становится неустойчивым (точка А) и развивается турбулентность. В переходной зоне, ограниченной точками А и В, турбулентность распространяется на всю толщину пограничного слоя /, за исключением тонкого слоя вблизи стенки называемого вязким подслоем II. В нем имеет место струйное течение, которое подвергается, однако, интенсивным внешним возмущениям, вызванным проникновением турбулентных пульсаций из ядра потока. Эти пульсации затухают и не приводят к развитию турбулентности, поскольку в вязком подслое определяющую роль играют силь вязкости. Резкой границы между вязким подслоем и т фбулентным пограничным слоем нет. Между ними имеется небольшая переходная область. В связи с малой толщиной вязкого подслоя измерить экспериментально распределение скоростей в нем не удается. Поэтому нет сведений относительно изменения толщины вязкого подслоя по длине. Обычно считают, что его толщина в развитом турбулентном пограничном слое остается по длине неизменной. Условия развития турбулентности в пограничном слое определяются формой и состоянием обтекаемой поверхности (шероховатостью), условиями обтекания и степенью турбулентности потока жидкости. Переход пограничного слоя от ламинарного режима движения к турбулентному определяется критическим значением критерия Рейнольдса Ке кр, для нахождения которого в качестве определяющего размера принимается длина в направлении потока I. Для пластин и тел вращения большой длины при движении жидкости вдоль твердого тела Ке кр = = 2-10 - 2-10 . Для тел другой формы Ке кр меньше. [c.116]

Возвращаясь к рис. 1.10, заметим, что толщина ламинарного пограничного слоя нарастает от нуля у передней кромки пластины до некоторого значения на расстоянии Хс от нее, называемом критическим. При х>Хс течение теряет ламинарный характер и становится неупорядоченным (линии тока хаотически переплетаются). Хс характеризует начало турбулентного течения, точнее, начало зоны переходного режима течения от ламинарного к развитому турбулентному. Опыты, проведенные на жидкостях с различными вязкостями в широком диапазоне изменения скоростей, показали, что безразмерный комплекс вида X Vp/n—X V/v остается практически неизменным при изменении вязкости и скорости. Этот комплекс называется критическим числом Рейнольдса Re и используется для определения режима течения жидкости (ламинарный или турбулентный). Хотя на критическое число Рейнольдса влияют шероховатость поверхности и условия у передней кромки, обычно R = (3- 5) 10 [c.29]

Результат, полученный для пластины, распространен Л. Е. Калихманом на криволинейную поверхность, обтекаемую газом. Несмотря на сложную методику расчета и недостатки этих способов [10], [11], турбулентный режим просчитан по Калихману, причем расчет выполнен в крайнем предположении о турбулентном характере пограничного слоя на всем протяжении течения. Полученные результаты в сопоставлении с данными опыта (режим П1 [4]) представлены на фиг. 6. Совершенно очевидно, что расчетные значения, полученные в предположении о ламинарном характере течения, расходятся с опытными данными даже по порядку величин. Значительно лучше согласуются с опытными данными результаты расчета для случая турбулентного течения. Разумеется, это вовсе не означает, что режим течения является турбулентным на всей длине канала, включая горловину. Только для участка канала, достаточно удаленного от горловины, где условности расчета не так существенны, удовлетворительное совпадение кривых можно рассматривать как подтверждение турбулентного характера течения в пограничном слое. Напомним, что аналогия Рейнольдса, заложенная в использованном расчетном методе, на этом участке справедлива. Заслуживает внимания возможность определения режима течения по интенсивности теплообмена путем применения способа обработки опытных данных, предложенного А. И. Леонтьевым и В. К. Федоровым [12], [13]. В качестве обоснования своего метода авторы ссылаются на теорию локального моделирования, идеи которой изложены в работах В. М. Иевлева. Согласно этой теории коэффициенты трения и теплоотдачи можно определить из интегральных уравнений импульса и энергии, если известны, на основании обобщения опытных данных, законы сопротивления и теплообмена в пограничном слое. Анализ уравнений динамического и теплового пограничного [c.111]

Учет силы Сэфмена приводит к существенному изменению распределений коэффициента трения по длине пластины в ламинарном пограничном слое. На рис. 5.33 приведены рассчитанные значения коэффициента трения для различных значений числа Рейнольдса Repm [21]. Штриховая линия соответствует решению Блазиуса для однофазного ламинарного пограничного слоя. Распределение трения на пластине при Repm = О, практически не отличается от распределения, полученного в работе [17] и приведенного на рис.5.30. С ростом числа Рейнольдса уменьшается концентрация частиц в пристенной области (это было показано выше), что приводит к снижению интенсивности межфазного обмена импульсом. Следствием этого является меньшее наполнение профиля скорости газа, снижение градиента скорости на стенке и уменьшение величины максимума в распределении f /Rex (см. рис. 5.33). В то же время снижение коэффициента трения по длине пластины при числах Рейнольдса, отличных от нуля, происходит более плавно. Это является следствием того, что наличие перемещающихся по направлению к стенке частиц (эти частицы имеют более высокие значения продольной скорости, чем частицы, движущиеся в непосредственной близости от стенки) приводит к увеличению протяженности области релаксации продольных скоростей фаз, в которой имеют место высокие значения коэффициента трения. [c.157]

Великолепный обзор ранних работ по теории турбулентного пограничного слоя содержится у Прандтля ). Следуя представлению о том, что течение в турбулентном пограничном слое в противоположность макроскопически упорядоченному движению жидкости в ламинарном пограничном слое в значительной мере представляет собой чрезвычайно хаотическое случайное движение жидких частиц, Прандтль подходит к описанию ранней работы Рейнольдса по турбулентному течению, к понятию турбулентной вязкости, длины перемешивания и теории подобия и к эмпирическим формулам коэффициента сопротивления для течений в трубах и около плоских пластин. Поскольку представленное здесь исследование гиперзвукового реагирующего или нереагирующего турбулентного пограничного слоя является развитием многих концепций, сформулированных Прандт-лем, мы рекомендуем серьезному читателю ознакомиться с исследованиями Прандтля, с тем чтобы глубже понять все изложенное в этой главе. [c.236]

Расчет потерь импульса на трение при турбулентном или ламинарном режиме течения в пограничном слое может быть выполнен на основе результатов, полученных в работах [2, 3]. Для расчета ламинарного пограничного слоя необходимые соотношения выведены [3] с использованием точных решений, которые удается получить для некоторых законов распределения скорости вне пограничного слоя. Выражения для расчета турбулентного пограничного слоя получены [2] на основе решения интегральных соотношений мпульса п энергии для турбулентного пограничного слоя с учетом градиента давления в ядре потока. При решении этих соотношений используется гидродинамическая аналогия Рейнольдса и соответствующим образом обработанные многочисленные экспериментальные данные по теплообмену и трению для гладкой плоской пластины. [c.176]

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]

В теории исследование устойчивости течения с градиентом давления выполняется таким же образом, как и в случае продольного обтекания плоской пластины, т. е. в предположении, что скорость основного течения зависит только от поперечной координаты у. Влияние градиента давления проявляется в распределении скоростей U (у). Результаты расчетов для профилей скорости семейств Фокнера — Скэн [Володин, Гапонов, 1970] и Польгаузена [Левченко, Соловьев, 1970 ] приведены на рис. 7.3 и 7.4. Повышение давления в пограничном слое сильно уменьшает критическое число Рейнольдса и способствует переходу ламинарной формы течения в турбулентную. Наоборот, падение давления увеличивает критическое число Рейнольдса и приводит к затягиванию перехода к турбулентности. [c.261]

Теплопередача от плоских поверхностей к жидкости (газу) при принудительной конвекции рассматривалась в двух предыдущих главах применительно к ламинарному и турбулентному режимам движения. Ламинарный пограничный слой образуется, начиная от передней кромки пластины, и простирается на расстояние, ограниченное критическим числом Рейнольдса, равным приблизительно Ке = 500 ООО. За пределами этой области пограничный слой — турбулентный. Чтобы рассчитать местные коэффициенты теплоотдачи в двух зонах, можно применить уравнения (24.8) и (25. 15). Суммарный средний коэффициент теплоотдачи можно получить интегрированием ахйх по всей длине пластины. [c.360]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология