Переход ламинарно-турбулентный границы области

Рис. 3. Коэффициент потерь энергии прн внезапном расширении трубы [I]. Границы возможной области перехода от ламинарного течения к турбулентному показаны штрихпунктирной кривой

Из-за бесконечного расширения струи и ее обмена импульсом с неподвижной окружающей средой ускоряющаяся горизонтальная составляющая скорости должна в конечном счете преобразоваться в замедляющееся течение пристенной струи. Таким образом, составляющая скорости и>х(а г) параллельная стенке, первоначально линейно увеличивающаяся от нуля, должна достигнуть максимального значения на определенном расстоянии Xg rg) от критической точки и в конце концов устремляется к нулю как в полностью развитой пристенной струе. Экспонента п приблизительно равна 0,5 для плоской [8, 10, 11] и 1 для осесимметричной [8, И, 12] турбулентной пристенной струи. Поскольку стабилизирующее влияние ускорения поддерживает ламинарным режим течения в пограничном слое, в зоне формирования потока переход к турбулентному режиму течения в общем случае будет происходить сразу после (или г ) в области замедления потока. Пристенный пограничный слой и граница свободной струи растут вместе, формируя типичный профиль пристенной струи, [c.268]

Границы области применения того или иного шарика определяются, с одной стороны, необходимостью предотвратить переход ламинарного потока в турбулентный, а с другой, — желанием получить удобное для эксперимента время наблюдения. [c.433]

Как известно, граница области ламинарных режимов для незаполненных насадкой труб начинается при значении критерия Рейнольдса 2300. Однако это не относится к условиям протекания газа в химических реакторах, в которых реакционный объем заполнен зернами катализатора. Наличие насадки облегчает образование завихрений и переход к турбулентному режиму. Здесь, по данным Жаворонкова, этот переход начинается уже при Ке=50—60 [61]. [c.94]

Как уже отмечалось, ламинарный пограничный слой образуется в области перед обтекаемым телом. Он начинается в самой передней точке по отношению к натекающему потоку (рис. 14) и стелется по поверхности тела до некоторого расстояния, определяемого формой тела. Затем ламинарный пограничный слой переходит в турбулентный пограничный слой, рассматриваемый в 9.2. Например, нз эксперимента следует, что в случае круглого цилиндра угол между передней точкой и точкой перехода течения в турбулентное составляет около 75 ". Граница между ламинарным и турбулентным слоями показана на рис. 14 штрихпунктирной линией. [c.137]

При изучении внутренних задач гидродинамики (течение в трубах, каналах) мы отмечали наличие кризиса течения при определенных значениях числа Re наблюдается резкое нарушение ламинарного режима. При этом диапазон переходного режима был сравнительно узким число Re изменялось при переходе от ламинарного к турбулентному режиму примерно в 4 раза (в этом, кстати, причина невысокого интереса исследователей к данному диапазону). При обтекании тел потоком (внешняя задача гидродинамики) не наблюдается резкого перехода от ламинарного режима к турбулентному, переход осуществляется плавно и постепенно. Это связано с образованием турбулентных вихрей за телом и постепенным (плавным) перемещением области отрыва этих вихрей — от тыльных зон тела к лобовым по мере увеличения числа Рейнольдса. Очевидно, что в этом случае границы между режимами будут условными-, приближение при низких Re к ламинарному режиму и при высоких Re — к турбулентному будет асимптотическим. Иными словами, эти границы устанавливаются в известной мере произвольно — исходя из приемлемой погрешности анализа и расчета. И диапазон переходного режима получается весьма широким в зависимости от [c.220]

В ламинарной области, таким образом, действует закон прямой пропорциональности перепада давления и скорости в первой степени. При возрастании чисел Ке за критические значения характер течения постепенно изменяется. Этот режим движения называется переходным. При значительном возрастании чисел Ке движение среды характеризуется вполне развитой турбулентностью. Переход от ламинарного течения к турбулентному является плавным, постепенным. Указать надежную границу для начала чисто турбулентного режима движения практически невозможно. Это в каждом конкретном случае необходимо определять опытным путем. Для этого на основании опытных данных следует для изучаемого аппарата выявить зависимость типа Еи=/(Ке) (рис. 35). [c.53]

У малых частиц, число Рейнольдса которых при скорости падения лежит в ламинарной области, имеем у частиц, число Рейнольдса которых при скорости падения близко к границе перехода из критического обтекания в сверхкритическое, турбулентность среды может сильно влиять на скорость витания, так что Со > и . Поэтому там, где речь идет о текущем газе, мы будем принимать скорость витания за Сц. [c.27]

А. Введение. При поперечном обтекании жидкостью одиночной трубы на ее поверхности, начиная от критической точки, формируется ламинарный пограничный слой, отрыв которого происходит в некоторой точке периметра. Это приводит к образованию за трубой симметричной стационарной пары вихрен и рециркуляционной зоны. Если число Рейнольдса Йе>40, то течение в рециркуляционной зоне становится неустойчивым и происходит периодический срыв вихрей. Ламинарный пограничный слой отрывается при Ф=82°, где Ф — угол, отсчитываемый от передней критической точки. При дальнейшем росте числа Ке достигается критический режим (Ке>2-10 ), характеризующийся тем, что переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный происходит раньше, чем пограничный слой отрывается. При этом точка отрыва сдвигается вниз по потоку до Ф=140°. Частота срыва вихрей характеризуется числом Струхаля 5т 1й1и, где ( — частота срыва вихрей (1 — диаметр трубы. На практике в диапазоне изменения числа Рейнольдса от 300 до 2-10 можно считать, что для одиночной трубы число 5г—0,2. В критической области оно возрастает до 0,46, а затем при Ке - 3,5-10 уменьшается до 0,27 1]. В случае несжимаемой жидкости распределение скорости и давления на внешней границе пограничного слоя описывается уравнением Бернулли [c.140]

Условия подготовки и формирования водяной струи высокого давления. Дисперсия механической энергии движущегося с большой скоростью потока внутри твердых границ осуществляется молекулярным переносом. Главная часть градиента скорости сосредоточена в пограничном слое. Источниками возмущений в пристеночной области пограничного слоя являются бугорки (выступы) шероховатости, которые усиливают завихренность поступающего потока. Состояние поверхности струеформирующих каналов существенным образом влияет на положение точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, а следовательно, и на гидродинамические характеристики водяной струи [212, 22 З]. С увеличением средней скорости noToj a отношение толщины вязкого подслоя к величине абсолютной шероховатости, являющееся критериальным условием режима течения, снижается тем интенсивнее, чем хуже состояние поверхности. Так, в стволе гидравлического резака диаметром 0,05 м при средней скорости потока 25 м/с с увеличением абсолютной шероховатости с 0,1 до 100 мкм (т. е. в 1000 раз) толщина вязкого подслоя снижается только в 1,5 раза (с 12 до 8 кжм), коэффициент гидравлического трения увеличивается в 2 раза (с 0,011 до 0,023), линейная скорость на границе вязкого подслоя увеличивается в 1,5 раза (с 12 до [c.168]

В работе [2] вводится значение еще одного критического числа Re(ReKp.), определяющего границу, до которой вообще не может существовать устойчивое нестационарное движение. При Re << Re p. возникшее в каком-либо участке трубы возмущение (или турбулентная область) будет сноситься вниз по течению, сужаться, пока не исчезнет совсем. При Re > R kp. возмущение будет усиливаться до тех пор, пока не приведет к турбулизации. Если возмущения будут возникать при входе в трубу, то в случае достаточного значения величины lid при Re > Re p. они обязательно приведут к турбулизации всего потока, а при Re < Re p., наоборот, поток станет ламинарным. Опыты показали, что турбулентность в трубе развивается скачкообразно. Для труб круглого сечения значение критерия ReKp., определяющего переход ламинарного течения в турбулентное, равно 1600—1700. [c.122]

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]

В системе координат grad ш—-состав смеси получились близко совпадающие данные для различных диаметров горелки причел для каждого диаметра на рисунке приведено значение градиента скорости на границе при переходе из ламинарной в турбулентную область. Кривая а рис. 96 для проскока получилась совершенно обособленной границы между срывом и отрывом отмечены на рисунке для нескольких диаметров горелок вертикальными пунктирными линиями. [c.172]

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]

С уменьшением размеров ламинарных закрученных макроструктур уменьшаются также размеры ПНО на их внешних границах со стороны затопленного пространства. При наличии отдельных разрывов сплошности ПНО под турбулентными закрученными макроструктурами будет происходить переход к выполнению локального условия отрыва на границе ламинарных закрученных макроструктур. Таким образом, в этом случае будет иметь место сложный перемежающийся характер эжекции продольной в области ламинарных закрученных макроструктур п поперечной в области турбулентных закрученных макроструктур. При одном перепаде давления (числе Рейнольдса) по мере удаления от точки излома в силу возрастающей неустойчивости закрученного течения преобладающее развитие получает поперечная эжекцпя (подавление первого эффекта на переходном участке в системе разрывов закрученного течения). [c.56]

Гидродинамика потока в зернистом слое имеет ряд особенностей но сравнению с течением газов в трубах. Зерна материала с одной стороны омываются потоком (внешняя задача), с другох стороны образуют каналы, в которых движется ноток газа (внутренняя задача). Скорость потока непостоянна как по сечению, вследствие различных типов упаковок, так и по длине слоя из-за периодического сужения и расширения каналов. Эти особенности затрудняют оценку режима течения, вследствие чего данные о границах перехода от ламинарного течения к турбулентному различаются у разных авторов. По Чилтону и Кольборну [2] переходная область для неподвижного зернистого слоя лежит в пределах чисел Рейнольдса 20 Ке 100. В опытах И. М. Федорова [3] для угля с размерами зерен от 3 до 12 мм. было найдено, что в переходной области 15 Ке 350. По данным других авторов переходная область для слоя зернистого материала характеризуется числами Рейнольдса 20 Ке 200 [4]. Для слоя сорбента с размерами зерен от 1 до 5 мм и удельных скоростей потока [c.213]

Эти выражения первоначально были найдены для движущихся сред с постоянными физическими свойствами. Формулу (13.50) вывел Блазиус [22], соотношение же (13.49) в случае постоянных физических свойств непосредственно вытекает из результатов, полученных Польгаузеном [23]. В большинстве практических приложений, однако, формулы (13.49) и (13.50) применяют для описания систем с переменными свойствами, относя эти свойства [см. формулу (13.50)] к температуре Т . Такое описание оказывается вполне удовлетворительным в случае газов [24]. При числах Прандтля Рг > 0,6 аналогия (13.49) выполняется с точностью 2%, однако при Рг 0,6 наблюдаемые отклонения от указанной аналогии весьма велики. В режиме сильно развитой турбулентности соотношение (13.49) удовлетворяется с достаточной степенью точности, если величину /до описывать эмпирической зависимостью, представленной на рис. 13-11. Переход между ламинарным и турбулентным режимами течения отражается на графике зависимости /я от Ке примерно таким же образом, как при течении в трубе (см. рис. 13-4), но границы переходной области при обтекании пластины установить значительно труднее. Для гладких плоских пластин с острыми краями, обтекаемых изотермическим потоком, переход обычно начинается в интервале чисел Рейнольдса Ке = Vo ,PfX lf от 100-10 до 300-10 полная турбулизация потока в этом слзп1ае происходит при значениях Ке в интервале 150 000—450 ООО. [c.386]

На этапе предварительного проектирования элементов сопряжений аэродинамических поверхностей нередко возникает необходимость оценки интегральных и локальных параметров вязкого течения в таких конфигурациях. Вследствие трудностей прямого расчета весьма полезны для этой цели результаты обобщений экспериментальных данных, которые к тому же представляют интерес для построения и совершенствования приближенных методов расчета. Примером таких данных является приведенное на рис. 2.6 при скорости и = 30 м/с распределение толщин вытеснения д и потери импульса д по длине модели в биссекторной плоскости двугранного угла (темные символы) и вне области взаимодействия пограничных слоев (светлые символы), характеризующее особенности развития пограничного слоя в угле при безградиентном внешнем обтекании [77 ] (индекс < относится к параметрам на внешней границе пограничного слоя). В последней из областей для сравнения приведены также результаты численного расчета с помощью конечно-разностного метода по программе, изложенной в [114]. Разработанный в этой программе на основе метода Патанкара и Сполдинга алгоритм позволяет производить расчеты двумерных турбулентных течений в широком диапазоне изменения градиентов давления, параметров проницаемости, теплообмена, чисел Маха и Рейнольдса. Предложенные авторами соотношения замыкания уравнений учитывают также шероховатость поверхности и наличие перехода пограничного слоя из ламинарного состояния в турбулентное. Проведен-5 5 , мм [c.87]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология