Течения осредненные вторичные

Коэффициенты теплоотдачи могут быть существенно выше в трубах, свернутых спиралью, чем в прямых трубах, из-за вторичных течений, порождаемых искривлениями трубы. Корреляция [36] рекомендуется для расчета осредненных по периметру чисел Нуссельта для полностью развитого ламинарного течения в трубах с однородной температурой стенки [c.325]

На лопастях рабочего колеса результирующая сила Р направлена в сторону вращения. Она создается за счет неодинаковости давлений с рабочей и тыльной стороны лопасти, как это показано на рис. 3-13, а. Это является следствием лопастной циркуляции Гл, направление которой показано пунктиром. В результате суммирования общего осредненного потока, направленного в радиально-осевых турбинах от периферии к центру, и вторичного течения, вызываемого циркуляцией Г ,, скорость жидкости у рабо-стороны лопасти уменьшается, а у тыльной увеличивается, [c.82]

Среди возможных механизмов следует выделить генерацию высших гармоник и возникновение вторичного осредненного течения в результате нелинейного взаимодействия продольных возмущений (по X, у) с поперечными (по г). Однако маловероятно, чтобы генерация высших гармоник играла заметную роль на последних стадиях развития возмущений, предшествующих переходу к турбулентному режиму течения. Многочисленные экспериментальные данные, полученные при исследовании течений с естественно возникающими и искусственно введенными возмущениями, свидетельствуют о том, что и максимальное развившееся возмущение сохраняет простую синусоидальную форму вплоть до перехода к турбулентности. В то же время установлено, что образующееся вторичное осредненное течение играет важную роль в разрушении ламинарного течения и возникновении турбулентности. Эти нелинейные механизмы были исследованы расчетными и экспериментальными методами. [c.26]

Расчет вторичных осредненных течений [c.26]

Альтернативный подход, в котором лишь наиболее крупные вихри разрешаются непосредственно расчетом, а более мелкие моделируются, получил название метода моделирования крупных вихрей. Не вдаваясь в детали, отметим, что указанный метод имеет опредатенное преимущество, состоящее в меньшем эмпиризме в сравнении с подходом осреднения по Рейнольдсу и в меньшем вычислительном бремени в сравнении с прямым численным моделированием. Выполненное в [140] на основе данного подхода моделирование корректно предсказывает существование вторичных течений в квадратном канале и их влияние на среднее течение и статистически турбулентные величины при Re = 5810, где [c.118]

Рис. 11.3.2. Линии тока вторичного осредненного течения, рассчитанные для условий в точке В, указанной на рис. 11.2.1 [2].

Эти вторичные осредненные течения вызывают в пограничном слое значительный перенос количества движения в поперечном направлении. В результате существенно изменяется основное осредненное течение. Продолжим анализ данных, представленных на рис. 11.3.2, а. Линии тока были получены для условий течения в точке В (рис. 11.2.1) она в соответствии с результатами экспериментов расположена непосредственно перед началом области перехода. При Ъг= 2п- - )п нижний вихрь переносит жидкость с высокой продольной составляющей количества движения из внутренней части пограничного слоя во внешнюю, низкоскоростную область течения. Одновременно в той же плоскости 2 верхний вихрь, вращающийся в противоположном направлении, переносит низконапорную жидкость из дальнего поля течения в область пограничного слоя. В результате действия этого механизма внешняя часть профиля средней скорости становится более крутой в плоскостях 02= (2п + 1)л и более пологой при 02 = 2ш. [c.29]

Таким образом, результаты расчетов показывают, что условия в точках О, С и В, соответствующие воздействию на течение возмущения с наибольшей скоростью усиления, способствуют возникновению очень похожих систем из двойного ряда вихрей. Поэтому структура вторичного осредненного течения не должна существенно изменяться в направлении потока происходит лишь простое увеличение интенсивности течения. Это сопровождается одновременным процессом непрерывной концентрации энергии возмущения в наиболее быстро усиливающейся основной двумерной волне. Таким образом, линейный и нелинейный механизмы процесса перехода совместно способствуют концентрации энергии возмущения в очень узкой полосе частот, что приводит к возникновению в основном течении областей с высоким сдвигом. [c.30]

Была измерена поперечная составляющая скорости вторичного осредненного течения W. Из-за ее малой величины и высокого уровня шума аппаратуры не удалось получить данные № всей области измерений. Однако те результаты измерений W, которые были получены, хорошо согласуются с профилями, приведенными на рис. 11.3.4. Они подтверждают существование продольных вихрей. Таким образом, двойной ряд продольных вихрей, наблюдавшийся при искусственных возмущениях [27], возникает и при воздействии на течение естественных возмущений. Следовательно, и в этом случае нелинейные механизмы процесса перехода вызывают соответствующую деформацию среднего течения. [c.37]

Помимо этих газодинамических методов, большое значение имеет гидравлический подход к оценке каналов на основе анализа осредненных параметров по сечениям. Ряд авторов [7, 12 и др]. определяет потери в каналах колеса по гидравлическим формулам с использованием эмпирического коэффициента трения. Наш опыт показал [6], что такой подход в ряде случаев, например при определении оптимального числа лопаток и к. п. д. компрессорных и насосных колес, дает достаточно удовлетворительные результаты. Однако этот метод имеет весьма существенный недостаток, так как в нем учитываются лишь потери на трение и не учитываются потери, связанные со срывами потока и вторичными течениями. В связи с этим его можно использовать для таких каналов, в которых следует ожидать минимального развития срывных явлений. [c.156]

Вторичные течения — это общий термин, который используется для обозначения поля осредненного по времени поперечного потока, который характеризуется компонентами V я , лежащими в плоскости, перпендикулярной оси х, направленной вдоль основного потока [2]. Вторичное течение 1-го рода является результатом развития средней завихренности, направленной вдоль потока и индуцированной скосом потока в плоскости среднего сдвига. Механизм образования таких течений (1-го рода по Прандтлю) является существенно невязким. Заметим, кстати, что некоторые типы отмеченных течений рассмотрены в обзорной статье Джонстона [128]. Напротив, вторичное течение 2-го рода является чисто вязкостным эффектом и вызывается градиентами рейнольдсовых напряжений в направлении осей у я г двугранного угла. Таким образом, данный тип течения (2-го рода по Прандтлю [43 ]) представляет собой явление, целиком обусловленное анизотропностью турбулентности, и, в отличие от вторичного течения 1-го рода, не может возникать ни в ламинарном течении ньютоновской жидкости, ни в круглых цилиндрических каналах. [c.114]

В [138] выполнен более точный анализ роли различных корреляционных членов в указанном процессе в переменных функция тока — завихренность. Результаты показывают, что турбулентные вторичные течения будут возникать в каналах некруглого поперечного сечения только в том случае, если продольная осредненная скорость приводит к ненулевой разности поперечных нормальных рейнольдсовых напряжений. Действительно, судя по результатам [139], за счет [c.118]

Многие из выполненных численных исследований оказались в состоянии отразить существование вторичных течений, но согласие с экспериментальными данными не является вполне удовлетворительным, поскольку разница с измеренными значениями может достигать порядка самой величины. Расхождение обусловлено не только погрешностью самого эксперимента, но и возможным эмпиризмом, имеющим место при моделировании различных корреляций в уравнениях переноса. Другая особенность состоит в том, что информация о развитии вторичных течений должна существовать в индивидуальных реализациях турбулентного поля течения. Поэтому как альтернативу к методу осреднения по Рейнольдсу необходимо использовать зависящие от времени уравнения Навье — Стокса, обеспечивающие разрешение по всем временным и пространственным масштабам турбулентного течения. Такое прямое численное моделирование не требует каких-либо моделей турбулентности и может давать полезную информацию о структуре турбулентности. Так как этот метод разрешает все масштабы длины, вычислительная область очень велика, что требует большого времени счета и поэтому ограничивается низкими числами Re. [c.118]

В точках В, С, D, расположенных вдоль траек-тории движения наиболее неустойчивого возмущения, был обнаружено вторичное осредненное течение в виде системы из парных продольных вихрей. На рис. 11.3.2 приведены линии тока, рассчитанные для условий, соответствующих точке В, расположенной при G = 700 в области наибольшего роста возмущений. При этом величина A,i/ i2 характеризует первоначальную относительную интенсивность вводимых в полетечения продольных и поперечных колебаний через 0 обозначено волновое число поперечного возмущения, а координата z отсчитывается в поперечном направлении. Величине К1/Х2 = 100 соответствует практически плоское продольное возмущение, а величине Xi/%2=0 — строго поперечное колебание. Как показано на [c.27]

Исключительно хорошее подтверждение приведенных выше результатов было получено в экспериментах Джалурия и Гебхарта [73]. Измерения проводились в течении воды, возникающем около вертикальной поверхности, нагреваемой тепловым потоком постоянной плотности. Контролируемые продольные возмущения, промодулированные в поперечном направлении, вводились в поле течения с помощью вибрирующей ленты (рис. 11.3.3,6), расположенной в сечении с =140 [71]. Измерения позволили получить подробную картину последующего развития возмущения и общего течения. Отметим, что реальное течение в каждой точке можно представить как суперпозицию основного течения с составляющими скорости 7, у и некоторого вторичного осредненного течения, которое возникает в результате взаимодействия возмущений с этим основным течением. Обозна чим компоненты локальной скорости основного течения через и, V, Ш, тогда компоненты скорости вторичного осредненного течения будут выражаться величинами и — й, V—V, [c.31]

До того как были получены изложенные выше экспериментальные данные и результаты расчетов, существовало несколько точек зрения на роль, которую играют трехмерные возмущения в процессе перехода естественноконвективного течения высказывались различные предположения о форме трехмерных возмущений и возникающих нелинейных механизмах. В работе [26] с помощью хорошо отражающих свет частиц алюминия проводилась визуализация течения воды в области перехода. При этом удалось обнаружить два продольных вихря, аналогичные тем, что описаны выше. Однако Шевчик [149], вводя краску в воду, наблюдал вихри, оси которых расположены перпендикулярно направлению течения. Было сделано предположение, что увеличение завихренности вызывается петлеобразной деформацией оси вихря. Однако осталось не выясненным, не связан ли рост завихренности со способом ввода краски в жидкость. Такое же расхождение возможных механизмов процесса перехода было отмечено и при исследовании вынужденных течений. Клебанов [85] установил по результатам тщательных измерений, что при введении в поток контролируемых трехмерных возмущений возникает вторичное осредненное течение в виде продольных вихрей в результате взаимодействия нелинейных и трехмерных механизмов. Были указаны также другие возможные механизмы, связанные, например, с генерацией гармоник высокого порядка или вогнутостью линий тока волнового движения. Однако, по-видимому, разумно предположить, что для естественной конвекции такие механизмы не играют определяющей роли и переход к турбулентному режиму течения вызван образованием областей с высоким сдвигом потока и других особенностей течения под действием системы продольных вихрей. Это подтверждается приведенными ниже данными. [c.36]

Исключительно хорошее подтверждение приведенных выше результатов было получено в экспериментах Джалурия и Гебхарта [73]. Измерения проводились в течении воды, возникающем около вертикальной поверхности, нагреваемой тепловым потоком постоянной плотности. Контролируемые продольные возмущения, промодулированные в поперечном направлении, вводились в поле течения с помощью вибрирующей ленты (рис. 11.3.3,в), расположенной в сечении с 0 =140 [71]. Измерения позволили получить подробную картину последующего развития возмущения и общего течения. Отметим, что реальное течение в каждой точке можно представить как суперпозицию основного течения с составляющими скорости й, и некоторого вторичного осредненного течения, которое возникает в результате взаимодействия возмущений с этим основным течением. Обозначим компоненты локальной скорости основного течения через и, V, тогда компоненты скорости вторичного осредненного течения будут выражаться величинами V — й, V — V, 1Р. Как и прежде, и, х) ш представляют собой периодически изменяющиеся компоненты скорости. Результаты измерений возмущения скорости и при различных значениях д и г показали, что для исследованного диапазона частот вводимых возмущений линейная теория устойчивости позволяет практически безошибочно определить частоту возмущения с наибольшей скоростью усиления, Оказалось, НТО механизм выделения характерной частоты возмущения, обнаруженный при исследовании взаимодействия течения с продольными возмущениями, не очень сильно изменяется при дополнительной поперечной модуляции амплитуды вводимого возмущения. [c.31]

Для упрощения приведенных уравнений необходимо выполнить обычную процедуру, связанную с оценкой порядка величины каждого члена. Очень скоро мы придем к интересному результату, смысл которого состоит в следующем. Хотя составляющие осредненной скорости V и Ж по размаху двугранного угла малы в сравнении с продольной компонентой и, а все компоненты скорости деформации незначительны в сравнении с величинами ди/ду и ои/дг, данный факт нельзя использовать для упрощения уравнений. В этом случае нам пришлось бы подвергнуть сомнению существование вторичных течений, что противоречит экспериментальным данным. Вместе с тем оценка показывает, что члены при второй производ1ЮЙ средней скорости д /дх являются величинами второго и третьего порядка малости. Аналогично можно убедиться, что члены при первой производной пульсаций скорости д/дх много меньще двух других членов и могут быть отброшены. К тому же, исходя из физического смысла, турбулентная диффузия количества движения в направлении потока здесь должна быть малой, а, следовательно, градиентами рейнольдсовых напряжений вдоль оси х действительно можно пренебречь. Тогда б окончательном виде система уравнений, описывающая установившееся несжимаемое турбулентное течение в двугранном угле при его продольном обтекании, запишется следующим образом [c.75]

Гипотеза Прандтля в определенной мере стимулировала дальнейший прогресс в этом направлении. Никурадзе [44] одним из первых изучил распределение скорости в гидролотках и косвенно пришел к выводу о направленном характере этих течений вдоль биссектрисы к угловой линии. Интенсивное развитие в экспериментальных исследованиях новых методов и средств измерений, таких как термоанемометрия, стробоскопия и других безусловно способствовало пониманию исследуемого вопроса на качественно более высоком уровне [45—521 и впоследствии послужило даже основой для приближенного описания вторичных течений [130]. Более эффективные методы анализа вторичных течений основаны на использовании уравнения переноса для продольной компоненты завихренности, которое можно получить путем перекрестного дифференцирования по г и по у осредненных по времени уравнений Рейнольдса в проекции на оси у я г я последующего вычитания одного уравнения из другого. В этом случае точное выражение для стационарного несжимаемого течения принимает следующий вид [c.115]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология