Турбулентность развитая, характеристики переноса

Преобразование спектра после завершения процесса перехода в условиях естественной конвекции воздуха систематически не изучалось. Но экспериментальные данные, полученные в работе [143], свидетельствуют о том, что отсутствует отчетливо выраженная область, в которой характеристики переноса изменяются, приближаясь постепенно к соответствующим значениям для турбулентного течения. Это различие в развитии течений газа и воды, возможно, связано с влиянием числа Прандтля. В случае воды первоначальная задержка развития возмущений температуры оказывает влияние на весь процесс перехода. [c.40]

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕНОСА В ПОЛНОСТЬЮ РАЗВИТОМ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ [c.71]

В. В. Кафаров [51, 67, 205] выдвинул ряд положений, являющихся базой теории межфазного массопереноса, основанной на представлениях о межфазной турбулентности. На границе раздела фаз, течение которых не ограничивается твердыми стенками, возникает особый гидродинамический режим, характеризующийся образованием вихрей последние пронизывают пограничные слои и проникают вглубь фазовых потоков. Такой режим определяется как режим развитой свободной турбулентности. В этом режиме (режиме эмульгирования или турбулентной пены) двухфазная си-тема представляет собой недвижный комплекс газожидкостных вихрей со значительным развитием межфазной поверхности и быстрым ее обновлением. Газожидкостной системе присущи основные особенности свободной турбулентности — отсутствие гашения турбулентных пульсаций, наличие нормальных составляющих скорости, отсутствие заметного влияния молекулярных характеристик на массоперенос. Таким образом, межфазная поверхность сама становится источником турбулентности и масса переносится через поверхность раздела фаз вихрями с осями, перпендикулярными направлению движения потоков. Анализируя условия, в которых возникает межфазная турбулентность, В. В. Кафаров указывает [51], что вихри на межфазной поверхности возникают при различающихся по величине и направлению скоростях движения фазовых потоков, в частности в тарельчатых колоннах создается благоприятная обстановка для вихреобразования на границе раздела фаз. В наших экспериментах на тарельчатых контактных устройствах различного типа — это важное обстоятельство следует подчеркнуть еще раз — во всем исследованном диапазоне нагрузок по жидкости и газу наблюдался режим развитой свободной турбулентности (см. гл. ГУ, стр. 114). [c.155]

Развитие вихревого движения приводит к интенсивному поперечному переносу, к развитию турбулентности и, следовательно, интенсивному перемешиванию в потоке. В то же время для осуществления процессов массопередачи необходимо наличие градиента концентраций вдоль потока от входа до выхода нз аппарата, которые должны непрерывно изменяться. Интенсивное перемешивание в турбулентном потоке вызовет и продольное перемешивание, что снизит продольный градиент концентраций и ухудшит разделение. Чем больше будет коэффициент вихревой диффузии тем больше будет влиять эффект перемешивания. В этом смысле коэффициент служит характеристикой интенсивности перемешивания в диффузионных процессах. [c.197]

Пенный режим как режим развитой свободной турбулентности [116] является автомодельным в нем влияние молекулярных характеристик потоков на перенос энергии становится несущественным. [c.33]

В разд. 11.2—11.6 подробно описываются нелинейный рост возмущений в течениях около вертикальной поверхности и процесс перехода к развитой турбулентности. В разд. 11.7 приводятся эмпирические зависимости для определения характеристик турбулентного переноса. В разд. 11.8 рассматриваются результаты измерений в области перехода в плоском восходящем факеле. Устойчивость течений, вызванных совместным действием тепловой и концентрационной диффузии, а также течений при смешанной конвекции обсуждается в разд. 11.9 и 11.10, Усовершенствованию линейной теории устойчивости вертикальных те- [c.10]

После завершения перехода к турбулентности в потоке воды продолжается развитие спектра пульсаций и процессов переноса. Спектр колебаний скорости расширяется, а интенсивность пульсаций температуры уменьшается. Механизмы турбулентного переноса становятся более эффективными, несмотря на прекращение роста возмущений скорости. Такие изменения в направлении течения продолжаются до тех пор, пока распределения параметров, масштабы, интенсивность пульсаций и другие характеристики турбулентности не начинают соответствовать зависимостям полностью развитого турбулентного течения. [c.39]

Перенос тепла в области перехода. Наиболее важным для практики результатом процесса перехода является повышение интенсивности теплопереноса по сравнению со стационарным ламинарным течением. На рис. 11.4.6 в качестве примера показано, как возрастают локальные характеристики теплопередачи при изменении режима течения от ламинарного до полностью турбулентного. Эти данные заимствованы из работы [127], где они получены при исследовании течения воды около вертикальной поверхности, нагреваемой тепловым потоком постоянной плотности. Увеличение локального коэффициента теплопередачи сопровождается соответствующим уменьшением локальной температуры поверхности по сравнению с ее значением при ламинарном режиме Течения. Данные рис. 11.4.6 соответствуют пяти значениям теплового потока видно, что с его увеличением область перехода смещается вперед, а отклонение чисел Нуссельта Ына- от значений для ламинарного пограничного слоя возрастает. Зависимости, характерные для полностью развитого турбулентного течения, устанавливаются далеко вниз по потоку. Результаты измерений хорошо согласуются с корреляционными зависимостями [153]. [c.46]

Приведенные на рис. 224 температурные зависимости скорости турбулентного горения смесей водорода и метана дают, согласно уравнению (19.43), Е Ф = 14—15 ккал, величину, близкую к энергии активации реакции Н + Ог- НО + О. Именно этой реакцией определяется механизм разветвления цепей при воспламенении не только водорода, но и углеводородов, при высокой начальной концентрации активных центров, снова аналогично ламинарным пламенам. Таким образом, воспламенение в условиях турбулентного перемешивания оказывается по кинетической характеристике подобным развитию реакции в ламинарных пламенах, при всем различии механизма переноса тепла и материи в этих двух типах горения. [c.295]

Деформация границы раздела фаз связана с целым рядом эффектов, из которых к наиболее существенным можно отнести следующие а) дробление капель или пузырей (ДР2) и связанное с этим изменение площади межфазной поверхности (ИПГРФ) (дуги 41, 42, 48) б) развитие межфазной турбулентности (МТУР), спонтанного эмульгирования (СПЭМ) и явления поверхностной эластичности (ПЭЛ) (дуги 43, 44, 45, 49, 50) в) изменение термодинамических характеристик в объеме включения (ИТХа) давления насыщения, температуры, состава степени отклонения от химического равновесия (Ай2) и т. п. (дуги 46, 47). Перечисленные эффекты, связанные с деформацией границы раздела фаз, интенсифицируют процессы межфазного переноса массы (ПМ1 2), энергии (ПЭ1 2) и импульса (ПИ1 2). Это влияние условно отображается обратной связью 51. При выделении эффектов третьего уровня иерархии ФХС предполагается, что межфазный перенос субстанций всех видов осуществляется в полубесконечную среду (т. е. отсутствуют эффекты стесненности). [c.29]

Существует иной подход к решению аналогичных задач переноса, использующий концепцию деформационной турбулентности [226], Этот подход состоит в замене волновой межфазной поверхности плоскостью, но при этом диффузионные характеристики растворенного вещества оказываются зависящими от волновых параметров и координат. Оценка этих характеристик производится в соответствии с развитой в работе [227] теорией. [c.122]

Многие практические задачи по турбулентности включают область вблизи твердой поверхности, поскольку по своему смыслу именно эта область служит местом зарождения турбулентности и поскольку именно в этой области требуется вычислять напряжения трения и скорости массопереноса. Делалось много попыток изучить экспериментальные данные с целью обобщения свойств разных характеристик турбулентного переноса вблизи поверхности. К таким характеристикам относятся средние высших порядков, например напряжение Рейнольдса, вытекающие из усреднения уравнений движения и конвективной диффузии. Это обобщение имеет вид универсального закона распределения скоростей вблизи поверхности. Тот же результат можно выразить с помощью турбулентной вязкости и турбулентной кинематической вязкости — коэффициентов, связывающих турбулентный перенос с градиентами скорости. Эти коэффициенты существенно зависят от расстояния до стенки и потому не являются фундаментальными характеристиками жидкости. Такого рода информация часто получается при изучении полностью развитого течения в трубе или некоторых простых пограничных слоев. [c.322]

Характерными примерами возмущающих воздействий второго типа являются турбулизация внешнего потока, обтекающего достаточно протяженную поверхность, монотонное изменение по ее длине скорости, наличие на всей поверхности равномерной шероховатости и т.п. В этих случаях затухание внешнего возмущения происходит в поперечном сечении пограничного слоя, тогда как перенос возмущений в направлении продольной координаты в подавляющем большинстве случаев является незначительным. Типичным примером проявления релаксационных эффектов при воздействии отмеченных возмущающих воздействий может служить развитие пограничного слоя при повышенной турбулизации внешнего потока. Этот случай безотносительно к течению в углах подробно рассмотрен в [23 ]. Что касается ситуаций, когда имеют место возмущающие воздействия обоих типов, то, не останавливаясь на деталях, отметим один принципиальный момент. Дело в том, что использование релаксационной модели Хинце — Лойцянского здесь является предпочтительным, поскольку лишь такой подход позволяет учитывать зависимость характеристик пристенной турбулентности как от продольной, так и от поперечной релаксации возмущений. [c.260]

Группа ученых Государственного университета шт. Огайо (США) сделала попытку смоделировать процесс эвтрофирования путем включения важных эффектов турбулентной диффузии,, используя дифференциальные уравнения, аналогичные уравнениям переноса тепла. Однако коэффициент турбулентной диффузии подбирался эмпирически, и таким образом пренебрегались-возможные важные взаимодействия между химико-биологическими и физическими характеристиками озера. Подмодели для описания развития водорослей, используемые в этих более крупных моделях экосистем и эвтрофирования моделей, были описаны в п. 4.2 (рис. 4.17). Объединение этих трех типов моделей развития водорослей позволяет получить 12 моделей. Наименее сложная из них (рис. 9.14 а) использует боксы или резервуары [c.254]

Остановимся далее на другой характерной биологической особенности активного ила, связанной с образованием крупномасштабных частиц — хлопьев активного ила. Наличие хлопьев, внутри которых перенос веществ осуществляется за счет молекулярной диффузии, в большинстве практических случаев определяет лимитирующую фазу процесса биологической очистки. Так, при дефиците кислорода внутри хлопьев ила происходит снижение скорости развития бактерий, образование анаэробных, нитчатых форм, что приводит к резкому изменению качества ила, его вспуханию . Размер и структура хлопьев активного ила зависят от многих факторов, включая физиолого-биохимические характеристики ила, условия его агрегации и флокуляции, а также режима перемешпвания и аэрации среды. Турбулизация среды способствует разрушению хлопьев, что, с одной стороны, улучшает условия транспорта кислорода и субстрата к клеткам, а с другой,— ухудшает условия седиментации ила, способствует увеличению илового индекса и снижает качество биоочистки. Указанное противоречие можно преодолеть введением после стадии аэрирования стадии флокуляции, обеспечивающей образование хлопьев активного ила перед подачей его в отстойник. Устойчивый в турбулентном потоке размер хлопьев будет соответствовать масштабу турбулентности 1-а [c.226]

Выше при анализе процессов переноса в развитом турбулентном течении предполагалось, что турбулентность является изотропной, т. е. ее характеристики одинаковы по всем направлениям. Однако в последнее время растет интерес к крупномас-щтабным когерентным структурам, которые сносятся вниз по [c.77]

Полный анализ рассматриваемой проблемы вряд ли возможен в настоящее время. Поэтому далее рассмотрен ряд конкретных примеров, иллюстрирующих указанные выше общие соображения. Ниже будут рассмотрены решения уравнений переноса тепла и вещества в различных областях пламени. Будет показано, что в целом ряде случаев можно найти либо асимптотически точные решения, связывающие концентрации реагирующих веществ с локальными неосредненными характеристиками турбулентности, либо свести решение задачи к интегрированию уравнения диффузии без источников с граничным условием, зависящим от локальных характеристик турбулентности и скорости химических реакций. Так как распределения вероятностей величин е и N зависят от числа Рейнольдса (см. главу 4), то один из важных вопросов состоит в том, чтобы выяснить, как влияют процессы молекулярного переноса на условия протекания химических реакций в развитом турбулентном потоке. [c.186]

Выше было указано на необходимость учета нестационарного в действительности характера установившегося в среднем турбулентного потока при оценке средней скорости горения. Для расчета турбулентного газового факела, как отмечалось в 1-1, большое значение имеет приближенная модель диффузионного горения с бесконечно большой скоростью химической реакции. В этом предположении, естественно, приведенные соображения о расчете среднего значения <ш> остаются за рамками расчетной схемы. На первый план выступает вопрос о разумной аппроксимации эффективных характеристик турбулентного переноса импульса, энергии и вещества. Вопрос этот, однако, не является специфичным для турбулентного горения газа, а относится к общей теории турбулентного пограничного слоя и к опорному для )асчета факела разделу ее — к теории турбулентных струй. Зообще говоря, расчет факела можно построить на основе любой оправдавшей себя полуэмпирической расчетной схемы, принятой в современной теории струй [1, 26, 34]. Это относится к методам расчета, развитым в известных основополагающих заботах Г. Н. Абрамовича [1, 2], к теории асимптотического слоя "26] или интегральным методам расчета [34, 45]. В последние [c.19]

Обсудим результаты, относящиеся к аэродинамике спутных струй с повыщенной интенсивностью начальной турбулентное . Закономерности развития таких течений, представляют значительный интерес не только для практических приложений, но и для исрледования процесса турбулентного обмена. В связи с последним уместно отметить, что основное внимание при изучении смешения газовых струй, как правило, уделяется определению связи между некоторыми интегральными характеристиками пограничного слоя и параметрами среднего движения. Тем самым априорно предполагается наличие однозначной зависимости пульсационных величин от средних (точнее, от их градиента). Такое предположение, базирующееся на теории пути смешения, справедливо лишь тогда, когда собственная турбулентность смешивающихся потоков невелика и единственной причиной, вызывающей турбулентный перенос, является наличие сдвигового течения. В общем случае смешения струй с повышенной степенью турбулентности интенсивность обмена определяется не только разностью скоростей. В значительной степени она зависит также и от уровня начальной турбулентности, которая оказывает заметное влияние на процессы переноса импульса, тепла и вещества. Об этом свидетельствуют результаты измерений температуры в газовых струях и пламенах, проведенных при широкой вариации режимных параметров — отношений скоростей, температур и плотностей. Они показывают, что средние величины не определяют однозначно интенсивность турбулентного переноса. Наблюдаемое в ряде экспериментов несоответствие опытных данных, относящихся к одинаковым значениям парметров т и со, связано, в частности, с различием уровней начальной турбулентности, неизбежным при проведении измерений на разных установках. Существенна, что это различие приводит в некоторых случаях не только к количественному расхождению результатов, но и к изменению качественной картины явления. Сказанное относится прежде всего к данным измерений при т 1 (к определению условий минимального смешения), когда относительное влияние градиентного переноса заметно уменьшается. В таких условиях определение степени влияния начальной турбулентности приобретает первостепенное значение для правильного истолкования результатов. [c.172]

Обычно при развитой турбулентности потока Ятурб>А, за счет значительного превышения длины пробега /турб по сравнению с I, что дает 4 турб> 9 т- Однако Ятурб, в отличие от Я, является не столько теплофизическим свойством вещества потока, сколько характеристикой его турбулентного состояния. В частности, Ятурб в значительной степени изменяется по поперечному сечению потока и зависит от расстояния до твердой поверхности, ограничивающей поток. Вблизи стенки турбулентность затухает и турбулентный перенос теплоты соответственно уменьшается. [c.10]

Незначительное влияние на массоперенос молекулярных характеристик потоков в интенсивных режимах подтверждается многими авторами. Так, В. В. Кафаров считает, что молекулярным переносом энергии и массы в режиме развитой свободной турбулентности можно пренебречь и влияние свойств потоков нивелируется [294, 295]. Цо В. В. Кафарову и В. И. Трофимову [124, 125] количество переносимой энергии в этом случае пропорционально ji, - - - , а количество переносимого вещества пропорционально По данным А. И. Родионова и В. М. Радиковского [296], коэффициенты массопередачи в жидкой фазе на противоточных ситчатых тарелках пропорциональны вязкости жидкости в степени —0,2, по данным А. Г. Азизова, Г. П. Соломахи, А. Н. Плановского [ 97], Kg — вязкость жидкости практически не влияет на массопе- [c.160]

Для того чтобы сопоставление макрокинетических характеристик реакции в ламинарном и турбулентном пламенах стало однозначным, необходимо заранее независимым путем установить эти характеристики. А так как это возможно осуществить только для реакции, идущей вне пламени, то становится необходимым выбрать такую систему, для которой макрокинетические характеристики реакций, протекающих вне пламени, полностью совпадали с соответствующими характеристиками, относящимися к пламенам. Для этой цели заведомо не подходят пламена с реакциями, идущими по механизму сильно разветвленных цепей, так как перенос активных центров внутри реакционной зоны элиминирует в относительно холодных ее частях самую трудную стадию зарождения и тем самым создает принципиальное отличие для условий развития реакции в пламени по сравнению с внепламенной системой. В таких пламенах эффективная энергия активации должна быть значительно снижена по сравнению с внепламенной реакцией. [c.155]

Итак, в условиях низких дозвуковых скоростей вторичные течения, возникающие в области взаимодействия пограничных слоев, сравнительно невелики, т.е. достигают величин порядка нескольких процентов скорости набегающего потока. Однако несмотря на малость, они приводят к возмущению продольного сдвигового потока, в значительной степени определяя структуру турбулентных пристенных течений в окрестности линии пересечения плоских поверхностей. В частности, тот факт, что темп нарастания пограничного слоя в биссекторной плоскости двугранного угла несколько меньше, чем в двумерной области, следует отнести за счет утоньшающего воздействия поперечных течений. Не случайно в случае изменения направления их движения на противоположное, как это имеет место при ламинарном обтекании, пограничный слой в плоскости симметрии становится значительно более развитым [39 ]. Вторичные течения воздействуют как механизм конвективного переноса в плоскости, нормальной к направлению основного потока. Как с,тедует из [61] на основе оценки членов первого порядка, эти течения конвектируют количество движения, завихренность основного потока, а также полную энергию среднего движения. Воздействуя на распределение изотах, поперечные потоки существенно изменяют также протяженность области взаимодействия, коэффициент поверхностного трения, тепловой поток к стенке [148] и другие характеристики вязкого течения в угле. [c.122]

Рассмотрим теперь некоторые результаты, которые можно использовать в качестве основы для построения приближенных моделей турбулентности в углах. Возможность расчета пространственного пристенного течения, формирующегося при продольном обтекании даже симметричных угловых конфигураций, представляет значительный интерес для целого ряда инженерных задач. Как отмечалось выше, в настоящее время разработаны достаточно эффективные численные методы расчета локальных характеристик установившихся несжимаемых ламинарных течений ( 2б, 27] и др.). Что касается турбулентных течений, то задача существенно осложняется наличием поперечных градиентов напряжений Рейнольдса и вторичных потоков, которые необходимо адекватно моделировать. Для расчета таких течений разработа1Ю несколько методов, которые в той или иной форме используют уравнения переноса для напряжений Рейнольдса. Одной из наиболее детально разработанных схем расчета является модель переноса турбулентных напряжений, развитая в [84 и позднее модифицированная в [85]. Большинство [c.131]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология