Стратификация неустойчивая

Неблагоприятными метеорологическими условиями считается сочетание опасной скорости ветра с неустойчивой стратификацией атмосферы. [c.71]

Общий закон изменения гидростатического давления Рас И КрИ вые изменения рз и ts по вертикали показаны на рис. 3.6.1. Представлены также кривые, соответствующие законам изменения и оо по вертикали в случаях устойчивой и неустойчивой стратификации. [c.97]

Они должны соблюдаться, если не допускается возникновение даже небольших локальных областей неустойчивой стратификации. Это значит, что температура too должна быть либо постоянной, либо возрастать в направлении вверх. [c.99]

Качественные наблюдения течения над нагретым диском конечного размера (случай to > t o) показали, что рассмотренные выше физически реальные горизонтальные радиальные течения на бесконечно протяженной поверхности неприменимы для малых дисков. Наблюдались радиальные течения, направленные вовнутрь, и обнаружена неустойчивость течения. Наблюдаемые явления связаны с влиянием краевых эффектов и механизмами термической неустойчивости, характерными для неустойчивой стратификации. При to < t o можно предполагать, что и для малых дисков существуют устойчивые течения, направленные вовне. [c.237]

Отрыв, возникающий из-за неустойчивой термической стратификации в области течения. Этот второй тип отрыва потока показан на рис. 5.8.5 [131]. Вначале течение, направленное [c.322]

Причиной отрыва такого типа является направленная вверх нормальная составляющая выталкивающей силы В . Она является движущей поток силой, но в то же время увеличивает неблагоприятную стратификацию в области распространения тепла. Это создает термическую неустойчивость. Предполагается, что неустойчивость, вызывая раннее усиление возмущений, приводит к наблюдаемому свертыванию продольных вихрей, как описано в статьях Гебхарта [55, 56]. По-видимому, аналогичные механизмы возникают в потоках на нагретых поверхностях при различных углах наклона. Они подробно обсуждаются в разд. 11.12.2. [c.324]

Эти результаты представляют большой интерес, поскольку подобные возмущения индуцируют ниже по потоку (при больших х) возмущения более сложной формы, которые и разрушают ламинарное течение. Результаты, приведенные на рис. 11.1.3, показывают, что течение около вертикальной поверхности неизбежно становится неустойчивым. В то же время в свободных пограничных слоях 4 и 5) и в пограничном слое над горизонтальной поверхностью (5), где выталкивающая сила направлена перпендикулярно вектору скорости, течение устойчиво по отношению к любым возмущениям малой амплитуды. Однако экспериментально установлено, что течения 5—5 менее устойчивы, чем течения 1 и 2, поскольку довольно быстро (при малых значениях х) начинают доминировать другие механизмы неустойчивости. Возмущения в свободных пограничных слоях 4, 5) растут очень быстро главным образом из-за того, что отсутствует демпфирование со стороны поверхности. Что касается течения около горизонтальной поверхности (3), то его неустойчивость, по-видимому, объясняется дополнительным воздействием, связанным с механизмом тепловой неустойчивости из-за неблагоприятной стратификации жидкости. [c.10]

Предположение о двумерном возмущении, форма которого задается уравнениями (11.2.26) и (11.2.27), накладывает жесткое ограничение на допустимые механизмы неустойчивости. В рассматриваемых течениях, очевидно, возможна в какой-то степени тепловая неустойчивость вследствие неблагоприятной стратификации жидкости. Из-за отсутствия какой-либо зависимости формы возмущения от поперечной координаты 2 исключаются некоторые моды неустойчивости, возникающие в результате этой неблагоприятной стратификации жидкости. Таким образом, нельзя считать абсолютно надежным метод, в котором допускаются только возмущения, зависящие от х, у, т. Действительно, некоторые экспериментальные данные показывают, что на ранних стадиях процесса неустойчивости естественной конвекции около наклонной поверхности важную роль играют поперечные эффекты и продольные вихри. [c.123]

Поскольку указанная неустойчивая стратификация часто возникает в самых разнообразных физических процессах, в дальнейшем было проведено множество исследований такой неустойчивости, а также различного рода последствий влияния неустойчивых режимов на характеристики переноса. В последующих [c.203]

Более детальное рассмотрение кривой изменения плотности на рис. 13.5.1 показывает, что для значений tu I2 и tm, при которых стратификация является устойчивой. С другой стороны, при О она потенциально неустойчива, т. е. dp/dx О во всем слое от х = О до х = D. В диапазоне 0<./ <1 условие неустойчивости распространяется на все большую часть жидкого слоя вверх от г/ = 0 при изменении R в направлении значения i =0. Соответствующие режимы для всего спектра значений R показаны на рис. 13.5.1, й. [c.222]

Наконец, некоторыми исследователями были проведены оценки тепловой неустойчивости в вынужденных вязких течениях простой структуры для случая неустойчивой стратификации, обусловленной различными температурными режимами на границах. Классическими примерами подобного рода являются развитые плоскопараллельные течения — Куэтта, Пуазейля, а также течение с комбинацией обоих указанных эффектов, т. е. воздействия касательного напряжения и градиента давления. Главная проблема, возникающая при этом, состоит в том, чтобы выяснить, будет ли первый режим неустойчивости гидродинамическим или тепловым. Тепловая неустойчивость течения Куэтта, которое является гидродинамически устойчивым относительно малых возмущений, исследовалась в работах [21, 28, 36]. Течение Пуазейля оказывается подверженным воздействию тепловой неустойчивости при достаточно малых числах Рейнольдса [27]. В отношении тепловой неустойчивости был исследован также целый ряд других развитых течений, как, например, течение в пограничном слое для задачи Блазиуса. Анализ двумерных пограничных слоев вблизи критической точки был выполнен Ченом и др. [16]. [c.230]

Цилиндрические термосифоны с замкнутым контуром (рис. 14.6.2) используются во многих технических приложениях, где необходимо обеспечить изоляцию или герметизацию объекта, например при охлаждении турбинных лопаток или с целью сохранения вечной мерзлоты под различного рода сооружениями в полярных районах. Стенки нижней половины цилиндрической полости поддерживаются при более высокой температуре 1-,, чем стенки верхней половины, температура которых принимается равной /2 < 1- Таким образом, в средней по высоте зоне полости возникает неустойчивая стратификация. В верхней половине цилиндра жидкость около стенок опускается, а вблизи вертикальной оси поднимается кверху. В нижней половине цилиндра она, наоборот, поднимается вдоль стенок и опускается вниз вблизи оси. Если движение жидкости достаточно сильное, то направленное вниз течение вблизи стенок верхней половины подпитывает течение вблизи оси в нижней половине, тогда как течение около стенок нижней половины питает течение в окрестности оси для верхней половины цилиндра. Таким образом, [c.305]

В качестве примера внутреннего течения рассмотрим заполненный жидкостью прямой круговой цилиндр высотой Я и диаметром D, вращающийся вокруг своей оси с угловой скоростью Q рад/с. Нижнее и верхнее основания цилиндра поддерживаются при температурах ib и tr, а цилиндрическая боковая поверхность считается теплоизолированной. Для данной задачи следует рассматривать два различных случая. Так, при нагревании сверху, т. е. когда U > is, кондукционное температурное поле в жидкости соответствует устойчивой стратификации при р > 0. При нагревании снизу, т. е. при tr < te, стратификация в отсутствие вращения оказалась бы неустойчивой, как это было продемонстрировано в гл. 13 и 14. [c.460]

Что касается неустойчиво стратифицированных горизонтальных слоев жидкости, рассмотренных в гл. 13, то как экспериментальные, так и теоретические исследования указывают на важную роль случайных возмущений в начальной неустойчивости и неустойчивости в случае возмущений конечной амплитуды, а также при анализе неустановившихся режимов. Недостатки некоторых традиционных постановок таких задач, использовавшихся в ранних работах по этому вопросу, обсуждаются в обзоре [21]. Результаты работы [14] позволяют предположить, что случайные внешние воздействия играют важную роль в последующем переносе. Рассмотрена свободная конвекция, возникающая в качестве отклика на воздействие некоторого начального спектра возмущений [65]. Начало конвекции, развивающейся в результате случайных внешних тепловых воздействий, анализировалось в работе [40], где рассматривалась соответствующая задача Коши с использованием решений Фурье. Оказалось, что с учетом поправки на слабые нелинейные эффекты в данном случае могут развиваться три стадии упорядоченной конвекции. Они соответствуют трем различным временным интервалам, в течение которых флуктуации и нелинейные эффекты имеют различную относительную значимость. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в протяженном слое жидкости может возникать достаточно большая совокупность конвективных ячеек. Аналогичное описание случайных воздействий использовалось в работе [41] при анализе неустановившейся стратификации. [c.473]

При dT/dz>g/ p (сверхадиабатический градиент) состояние атмосферы неустойчиво, тепловые потоки способствуют развитию конвекции в вертикальном направлении и усилению турбулентного обмена. Если градиент температуры положителен, то имеет место устойчивая стратификация, называемая температурной инверсией. Такая ситуация способствует подавлению конвективного движения и ослаблению турбулентности. Высота слоев приземной инверсии может колебаться от десятков до сотен метров. [c.136]

Значение градиента температуры изменяется в течение суток и по сезонам и зависит от радиационного баланса подстилающей поверхности. При наличии ветра движение в случае неустойчивой стратификации будет также неустойчивым в случае устойчивой стратификации характер вертикального конвективного движения определяется значением числа Ричардсона. [c.136]

Неустойчивая стратификация существует обычно в замкнутых объемах воздуха, солнечных коллекторах, емкостях для хранения жидкостей, технологическом оборудовании, атмосфере, водных бассейнах. Наиболее важными условиями являются толщина слоев жидкости или газа, вязкость и Другие параметры, при которых эти слои становятся неустойчивыми к всегда существующим возмущениям. Следующим является вопрос о том, какого вида движение возникает прежде всего. Наконец, интересно выяснить, насколько результирующий перенос тепла через такой слой отличается от теплопередачи чистой теплопро- [c.25]

Строгие пределы допустимой стратификации накладывает условие неподвижности окружающей среды. Так как физическая протяженность и геометрическая конфигурация окружающей среды здесь ничем не ограничиваются и не конкретизируются, среда должна оставаться устойчивой на бесконечном протяжении. Простая приближенная начальная оценка устойчивости состоит в том, что плотность роо не может возрастать в направлении вверх. Любое заметное возрастание р приводит к неустойчивости и вызывает возникновение циркуляции- в окружающей среде. Простое условие, отвечающее этому виду устойчивости, записывается так [c.96]

Неустойчивая стратификация является общей причиной возникновения свободноконвективных движений (т. е. движений за счет наличия архимедовой силы). Она часто возникает в жидкостях, которые в случае отсутствия архимедовой силы выталкивания оставались бы неподвижными. Такая неустойчивость обычно вызывается изменением плотности жидкости по вертикали. В разд. 3.6 и на рис. 3.6.1 показано, что вертикальный градиент плотности, существующий в жидкой среде, dp/dx, должен удовлетворять следующему общему условию устойчивости [c.202]

Обычно под неустойчивым понимается такое состояние, при котором возникающие так или иначе возмущения не затухают или даже усиливаются. Таким образом, фактическая неустойчивость и ее последствия зависят не только от неустойчивой стратификации жидкости, но и от таких факторов, как ц горизонтальный прирост количества движения жид- слой покоящейся жидкости с кости и влияние вязкости. температурной стратифика- [c.203]

Уровень солености определяется величиной з в з, р). а — пары температур и б — слой Ж1ДК0СТИ в —режимы стратификации по / , соответствующие различным парам температур неустойчивый отрицательно), устойчивый (R положительно), неустойчивый-устойчивый неустойчивый устойчивый ( <1/2), неустойчивый (/ =0). [c.221]

Дополнительная вариативность в условиях устойчивости и режимах переноса возникает также вследствие того, что не равные друг другу граничные температуры и I2 (рис. 13.5.1) приводят к существенно различным стратификациям плотности и режимам устойчивости в различных точках поперек слоя жидкости. Для различных значений температур ti и I2 ( i > 2) на рис. 13.5.1 стратификация поперек слоя может оказаться потенциально неустойчивой (область U), устойчивой (область S) либо той и другой одновременно (область SU). Для оценки возникающих при этом возможностей рассмотрим отдельно лищь процесс переноса тепла. На рис. 13.5.1, а различные пары температур ti > I2, соответствующие индексам от а до е, располагаются на кривой изменения плотности, которая имеет экстремум. При значениях ti и 2, лежащих с одной стороны вершины кривой и,, кроме того, достаточно далеких от точки (пары температур а и й), можно с достаточной степенью точности применять обычный анализ, используя для р подходящее алгебраическое значение. При этом режим, соответствующий паре температур а, является потенциально неустойчивым, тогда как для пары b — устойчивым. В то же время для пар end нижняя часть слоя будет устойчивой, а верхняя — потенциально неустойчивой. Естественно, что аналогичные эффекты могут возникать и при 2- [c.222]

В последнее время наблюдается нарастание интереса к исследованию подобного рода задач переноса. В разд. 13.5 был представлен обзор результатов исследований тепловой неустойчивости в слое холодной воды между протяженными параллельными горизонтальными поверхностями. При этом, как показано на рис. 13.5.1, неустойчивая стратификация возникает при О < < / < 1. Критические числа Рэлея Нзкр для этого диапазона изменений Я указаны на рис. 13.5.2. В этом же разделе приводятся результаты для полостей другой геометрии сначала в случае установившихся течений, а затем и для нестационарных режимов. [c.329]

Уровень солености определяется величиной в (з, р). а —пары температур и 3 б-слой жикостн в—режимы стратификации по соответствующие различным парам температур неустойчивый (И отрицательно), устойчивый (/ положительно), неустойчивый-устойчивый (/ =1/2), неустойчивый-устойчивый (Л<1/2), неустойчивый [c.221]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология