Рейнольдса и профиль скорости турбулентного потока в трубах

Влияние критерия Рейнольдса на распределение осредненных скоростей по сечению турбулентного потока для гидравлически гладких труб показано на рис. 2-11. С увеличением Не, т. е. с усилением интенсивности беспорядочных движений и перемешивания частиц жидкости, профиль скоростей все более выравнивается. Уменьшение неравномерности скоростей приводит к уменьшению коэффициента кинетической энергии, величина которого приближается к единице, и к соответствующему возрастанию отношения средней скорости к макси- [c.93]

Внутренние гидравлические потери. Эти потери состоят из потерь на трение внутри жидкости и о стенки трубы, а также из потерь, связанных с расширением сечения потока. Движение воды в отсасывающей трубе аналогично течению в диффузоре. Как показывают исследования движения в диффузорах, даже незначительное его расширение приводит к значительному изменению условий движения жидкости. В этом случае интенсивное турбулентное течение возникает при значительно меньших числах Рейнольдса. Вследствие увеличенной турбулентности происходит интенсивное перемешивание частиц жидкости, сопровождающееся увеличением потерь энергии. При расширении отсасывающей трубы профиль скоростей по сечениям потока становится очень неравномерным и отличается тем большей неравномерностью, чем больше угол расширения. При увеличении угла конусности 0 свыше 8 10° в пограничном слое появляются обратные токи и при этом происходит отрыв потока от стенок. При этом возникают вихри, энергия которых теряется, так как она рассеивается при их затухании, превращаясь в тепло. [c.142]

При больших значениях критерия Рейнольдса на диаметр трубы Re = UDjv восходящий поток турбулентен и его профиль скоростей всюду, за исключением пограничного слоя у стенки, почти равномерен. Зато в потоке возникнут интенсивные турбулентные пульсации, подхватывающие шар и бросающие его в разные стороны. [c.29]

С у+ С 30 соответствует переходной области между чисто молекулярным и чисто турбулентным трением. Для этой области также справедлива зависимость (II. 88) при значениях Л = 5 и В =—3,05. Таким образом, турбулентный пограничный слой следует рассматривать как трехслойный, состоящий из вязкого подслоя, турбулентного пограничного слоя и переходной области между ними. Из рис. II. 13 следует, что в турбулентном потоке быстрое изменение скорости происходит в узкой пристеночной области. В ядре же потока скорость изменяется мало. С увеличением критерия Рейнольдса профиль скоростей в ядре потока становится более плоским. Средняя по сечению трубы скорость составляет примерно 80—85% от максимального значения в широком интервале значений Ке, [c.123]

С увеличением скорости движения ламинарное течение переходит в турбулентное течение, при котором происходит интенсивное перемешивание между слоями жидкости, в потоке возникают многочисленные вихри различных размеров. Частицы совершают хаотические движения по сложным траекториям. Для турбулентного течения характерно чрезвычайно нерегулярное, беспорядочное изменение скорости со временем в каждой точке потока. Можно ввести понятие об осредненной скорости движения, получающейся в результате усреднения по большим промежуткам времени истинной скорости в каждой точке пространства. При этом существенно изменяются свойства течения, в частности, структура потока, профиль скоростей, закон сопротивления. Профиль осредненной скорости турбулентного течения в трубах отличается от параболического профиля ламинарного течения более быстрым возрастанием скорости у стенок и меньшей кривизной в центральной части течения (рис. 9.2, б). За исключением тонкого слоя около стенки, профиль скорости описывается логарифмическим законом. Режим течения жидкости характеризуется числом Рейнольдса Ке. Для течения жидкости в круглой трубе [c.186]

Для ламинарного потока потери энергии в месте сужения или входа незначительны, но в трубе происходит большое падение давления на некотором расстоянии от вхо/(а или от места сужения. Это расстояние, называемое входным участком, равно для круглых труб 0,057 Йе их диаметра . Причина большого падения давления состоит в том, что на создание параболического профиля скоростей при ламинарном течении в трубе должна быть затрачена определенная работа. Увеличение сопротивления трения около входа возникает по той же самой причине и для турбулентного потока Кажется, что этот эффект имеет меньшее значение в турбулентной области, чем в ламинарной, однако он может оказаться причиной Погрешностей при измерениях потерь на трение в трубе. Для числа Рейнольдса ОС /ц=2000 влияние входного эффекта будет наблюдаться на расстоянии примерно 115 диаметров трубы. Так как в выходящей из резервуара прямой трубе со скругленным входным отверстием ламинарное течение может поддерживаться без особых затруднений даже до очень высоких значений чисел Рейнольдса, то около входа могут наблюдаться значительные отклонения от уравнения Пуазейля. [c.151]

Приведенные выше данные относятся к процессам испарения и ректификации в колоннах со смоченными стенками при турбулентном режиме течения газа. Уравнение Гретца, описывающее перенос в ламинарный поток с параболическим профилем скоростей, должно удовлетворяться при ламинарном режиме течения с Не < 2000. Джиллиленд, однако, установил, что его данные, полученные при низких числах Рейнольдса для газа, лучше отвечают уравнению, выведенному для течения поршневого типа, когда скорость остается неизменной по диаметру. Эксперимент проводился в изотермических условиях при прямоточном и противоточном режимах течения следовательно, свободная конвекция не должна была искажать предполагаемый параболический профиль скоростей. Сведения о массообмене при значениях Не < 2000 можно получить, используя значения А (см. табл. 3.2) в виде зависимости от Dt/yl, где уо — радиус трубы, а t — время прохождения газа через трубу при средней или усредненной его скорости. [c.244]

Неполная автомодельность открывает новые возможности при анализе данных экспериментов, поэтому сразу же возникла потребность в более точных опытных данных для ряда проблем, считавшихся классическими. Так, неполная автомодельность просматривается в турбулентном потоке с поперечным сдвигом. Мы все еще далеки от желания отказаться от универсального логарифмического профиля скорости в таком потоке при очень больших числах Рейнольдса. Но следует принять во внимание, что точные измерения профилей скорости в контролируемых условиях до удивления малочисленны, и что отсутствуют подобные измерения в трубах при числах Рейнольдса, превышающих 3,2- 10 . В то же время имеющиеся результаты измерений показывают, что профили скорости отклоняются от универсального логарифмического закона и хорошо согласуются со степенным. Можно надеяться, что представления о неполной автомодельности послужат определенным стимулом для экспериментаторов, и будущие экспериментальные исследования позволят быстро высказать определенные сул<дения о наличии или отсутствии в потоке с поперечным сдвигом неполной автомодельности по числу Рейнольдса. [c.239]

При числах Рейнольдса, превышающих некоторое критическое значение Ке р, движение в трубе является турбулентным. Распределение средних скоростей при турбулентном течении отличается от пуазейлева распределения. В профиле скоростей при турбулентном течении можно выделить вязкий подслой, переходную область и полностью турбулентную область. Движение в турбулентной области характеризуется наличием беспорядочных пульсаций. Существование пульсаций определяет характер протекания процессов переноса в турбулентном потоке, ибо каждый элемент нри перемещении под действием пульсаций в новое положение сохраняет свои характеристики температуру, концентрацию примесей и т. д. Длина, на протяжении которой сохраняются свойства рассматриваемого элемента жидкости, носит название пути перемешивания. Эта характеристика аналогична длине свободного пробега в кинетической теории газов. [c.60]

В этом параграфе приведем экспериментальные данные по зоне ламинарпо-турбулентпого перехода, изученной в малошумной аэродинамической трубе па двух различных профилях (1, 2) (рис. 9.14, 9.15), расположенных под нулевым углом атаки [286, 287]. Эти результаты были получены с помощью специальной измерительной системы, использующей бесконтактный, лазерный, однолучевой, времяпролетный метод регистрации мгновенной локальной скорости потока. Система снабжена специальным приемником направления. Каждое измерение состоит в регистрации модуля скорости в плоскости X, у ш знака а -компоненты вектора скорости. Данные измерения основаны на светорассеянии частицами, входящими в состав естественной запыленности воздуха в аэродинамической трубе. Испытания производились при скорости потока в диапазоне 70—75 м/с со степенью начальной турбулентности в рабочей части трубы 0,04%. Число Рейнольдса по хорде модели составляет примерно 1,5 10 . [c.222]