Устойчивость течения плоского

Пусть в одномерном течении горючей смеси расположен плоский фронт пламени, нормальный к вектору скорости течения. Указанный плоский фронт будем рассматривать в качестве поверхности сильного разрыва, на которой скачком изменяются скорость течения, давление и плотность. Поставим вопрос об устойчивости такого плоского фронта пламени. Для получения связи между параметрами течения до и после поверхности теплоподвода в стационарном процессе воспользуемся уравнениями неразрывности и импульсов [c.322]

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]

Первые исследования устойчивости ламинарных течений жидкости опубликованы около ста лет тому назад. Современная линейная теория устойчивости, учитывающая вязкий механизм взаимодействия возмущений с течением, применяется для анализа устойчивости вынужденных течений уже около пятидесяти лет. В большинстве исследований рассматривались двумерные плоские потоки. Основные уравнения теории устойчивости — уравнения Орра — Зоммерфельда — являются линейными относительно параметров возмущений. В работе [123] в них было учтено влияние выталкивающей силы на устойчивость течения около вертикальной изотермической поверхности с температурой to, расположенной в неподвижной среде с температурой to - [c.11]

Уравнения устойчивости двумерного плоского течения [c.12]

Аналогичные диаграммы устойчивости для плоских факелов и течений, развивающихся в условиях совместной естественной конвекции, рассматриваются в следующих разделах. [c.20]

Прежде всего мы рассмотрим свободноконвективные течения вблизи плоских вертикальных поверхностей, погруженных в достаточно протяженные среды. Затем будет исследована задача смешанной конвекции вблизи вертикальных клиньев. Далее обсуждаются проблемы естественной и смешанной конвекции вблизи горизонтальных поверхностей. В заключение раздела представлен анализ устойчивости течений в протяженных пористых средах. [c.367]

Среди других исследований течений в анизотропных пористых средах следует упомянуть также работу [70], в которой выявлено влияние на устойчивость течения гидродинамической дисперсии, вызываемой равномерным основным потоком. В работе [15] рассмотрен процесс конвекции в вертикальных щелях, заполненных анизотропными пористыми средами, а в работе [56] проанализировано течение в однородном горизонтальном слое, ограниченном двумя плоскими поверхностями, поддерживаемыми при различных температурах. [c.399]

Изложенная теория Тейлора хорошо подтверждается опытом. Аналогичным образом изучалась проблема устойчивости течения в трубах. Полное исследование было проведено Лином [12] лишь для течения между двумя параллельными плоскостями (плоская труба). Можно предполагать, что эти результаты, по крайней мере качественно, применимы и для труб кругового сечения. [c.79]

Проблеме гидродинамической устойчивости ламинарного течения в плоских каналах и трубах с проницаемыми стенками и условиями перехода в турбулентный режим посвящен ряд исследований [1]. Выводы о влиянии отсоса (вдува) на устойчивость пограничного слоя сводятся к следующему в плоском канале отсос стабилизирует течение, повышая критическое число Рейнольдса (рис. 4.6) вдув вначале резко дестабилизирует процесс, однако при параметрах вдува, больших критического, наблюдается слабый рост критического значения числа Рейнольдса Re . Потеря устойчивости ламинарного течения в трубах с проницаемыми стенками имеет особенности в частности, отсос дестабилизирует течение, снижая Re . [c.132]

Полная потеря устойчивости и возникновение развитого турбулентного режима при смешанно-конвективном течении происходят при пониженных значениях числа Рейнольдса в частности, в плоском канале при Ra = 20000 пороговое значение числа Re снижается на 200 [26]. [c.132]

Исследования были выполнены при одностороннем и двухстороннем отсосе для параболического и плоского профилей скорости во входном сечении зоны селективного отсоса. Опыты в канале с верхней проницаемой стенкой соответствовали условию концентрационной устойчивости напротив, при одностороннем отсосе на нижней проницаемой стенке в определенных условиях возникает свободная конвекция, и течение в канале приобретает сложный смешанно-конвективный характер. На рис. 4.11 показаны основные варианты проведения опытов. [c.141]

На величину критического числа Рейнольдса влияет также интенсивность турбулентности е внешнего потока, определяемая отношением среднего квадратичного значения пульсации скорости к средней скорости. Согласно имеющимся экспериментальным данным, при малых значениях е (е<0,1%) Ккр не зависит от интенсивности турбулентности внешнего потока, и основной причиной возникновения перехода является потеря устойчивости. При 6 >0,1 % возрастание интенсивности турбулентности внешнего потока приводит к значительному сокращению ламинарного участка течения (например, при е = 1 % протяженность ламинарного участка на плоской пластине почти в 4 раза меньше, чем при е = 0,1%). Еще более сложным образом на переход влияют масштаб турбулентности и шероховатость обтекаемой поверхности. [c.314]

При объяснении устойчивости реальной пены с точки зрения Гиббса следует иметь в виду особое строение этой системы. Именно благодаря своеобразной структуре пены эффект Гиббса вызывает значительные затруднения в стекании жидкости в пленках пены, что очень сильно сказывается на устойчивости всей системы. Каркас пены, как было показано, состоит из приблизительно плоских жидких пленок, являющихся стенками отдельных ячеек. Там, где сходятся три пленки, образуются ребра пузырька, в которых жидкость имеет сильно вогнутую поверхность. По законам капиллярности в этих местах жидкость имеет пониженное давление, что вызывает отсасывание ее из плоских частей каркаса пены в вогнутые. В результате этого в пленках пены возникает течение жидкости к ребрам. Это течение способствует самопроизвольному утоньшению пленок пены. Однако такое течение жидкости может происходить лишь внутри пленки, на поверхности оно невозможно из-за эффекта Гиббса. В самом деле, при течении жидкости от центральной части пленки к ребрам должно было бы увеличиться поверхностное натяжение в центральных частях пленки и в результате этого на поверхности ее тотчас возник бы противоток жидкости, направленный от ребер к центру, из-за чего течение прекратилось бы. Таким образом, стекание жидкости происходит так, как если бы поверхность пленки была неподвижной, т. е. жидкость как бы протекает по плоскому капилляру. Очевидно, стекание по такому капилляру происходит тем медленнее, чем тоньше пленка. [c.391]

Эти соотношения применимы к общему случаю интенсивного течения, возникающего в присутствии какого-либо источника энергии. Оно показано на рис. 3.2.1. Предполагается, что течение снизу вверх начинается от передней кромки при л = О и продолжается в положительном направлении х. При ta < t o течение сверху вниз начинается при х = О и продолжается в отрицательном направлении х. Области переноса тепла и количества движения сосредоточены вблизи линии у = 0. Их местные толщины обозначены ot x) и o(x). Эти толщины при Рг Ф 1 неодинаковы. Будет показано, что, например, при Рг > 1, oi(.v)< стратификацию окружающей среды. В следующем ниже рассмотрении стратификация должна быть устойчивой, так как окружающая среда предполагается покоящейся. Условия при у = О, частично показанные на рис. 3.2.1 заданием to x), являются условиями на поверхности. Одновременно могут быть заданы также и другие разнообразные граничные условия. Может существовать также плоскость симметрии переноса, как в случае плоского факела, показанном на рис. 1.1.2. [c.70]

В стратифицированной среде могут возникать также индуцированные выталкивающей силой течения в тепловых факелах и восходящих струях. Эта задача представляет особый интерес при сбросе тепла в окружающую среду и поэтому она всесторонне изучалась для турбулентных течений. Большее внимание уделено осесимметричным течениям, так как на практике они встречаются чаще, чем плоские факелы и струи. Особый интерес в этих задачах представляет высота, до которой поднимается течение в устойчиво стратифицированной окружающей среде. Этот вопрос обсуждается в гл. 4 для ламинарных и в гл. 12 для турбулентных течений. Теплоотдача от тел, погруженных в среду, устойчиво стратифицированную вследствие диффузии химических компонентов, также представляет значительный интерес и имеет большое значение. Соответствующий комбинированный тепло- и массообмен рассматривается в гл. 6. [c.149]

Рис. 11.8.2. Рассчитанные кривые нейтральной устойчивости течения в плоском факеле. (С разрешения авторов работы [8]. 1975, Pergamon Journals Ltd.)

Рис. 11.8.2. Рассчитанные <a href="/info/120502">кривые нейтральной устойчивости течения</a> в <a href="/info/120511">плоском факеле</a>. (С разрешения авторов работы [8]. 1975, Pergamon Journals Ltd.)

Для многих представляющих практический интерес течений такая процедура оправданна. Например, как видно на рис. 11.2.1 и 11.2.2, первые признаки неустойчивости течения около вертикальной, равномерно нагреваемой поверхности наблюдаются при С 100. В этом случае влияние членов порядка 0((5 ) невелико и уменьщается при дальнейшем увеличении расстояния по потоку, т. е. с ростом С. Однако неустойчивость течения в плоском факеле возникает уже при небольших значениях О, как показывают представленные в разд. 11.8 результаты исследования [120] кривая нейтральной устойчивости проходит через область таких низких значений О, как 0=3. При этих условиях нельзя не учитывать вклад членов уравнений порядка 0(0- ). Усовершенствованная теория устойчивости таких течений при низких значениях О должна учитывать непарал-лельность течения и связанные с ней эффекты. Однако эти вопросы пока детально не изучены. Как показано ниже, удалось проанализировать лишь устойчивость течения в плоском факеле. [c.109]

Такой анализ устойчивости течения в плоском факеле проведен в работе [63], где впервые рассчитаны эффекты погранич- [c.110]

Возможности моделирования для предсказания временного цикла, максимального разогрева и оценки формуемости показаны в работе [257]. Автор исследовал совместно стадии заполнения и отверждения процесса РИФ для плоской прямоугольной полости с помощью упрощенного варианта метода маркеров и частиц в ячейках 5МАС [258]. Из анализа результатов сделан вывод, что хотя область с высокой конверсией развивается у стенки в каком-либо месте по длине полости, преждевременного гелеобразования и закупорки здесь не возникает благодаря относительно свежей низкотемпературной жидкости в центре канала. Течение может остановиться, если гелеобразование появляется во фронте. Из профилей скорости следует, что хотя течение и не останавливается в области высокой конверсии, слой с нарастающим гелем у стенки может вызвать струйное течение в полость. Такая потеря устойчивости течения часто может служить причиной получения дефектных изделий. [c.167]

Характеристики устойчивости течения авторы [S hubauer, Skramstad, 1948 ] изучали при помощи искусственно вводимых в ламинарный пограничный слой плоской пластины возмущений малой амплитуды заданной частоты. После опробования ряда способов введения возмущений (громкоговорителем в форкамеру аэродинамической трубы, через отверстие в плоской пластине) был выбран метод вибрирующей ленты. Металлическая лента, помещенная в пограничный слой, на ходилась в постоянном магнитном поле расположенного снизу пластины магнита и колебалась при пропускании по ней переменного электрического тока от генератора синусоидальных сигналов. Таким путем удалось возбудить двумерные собственные колебания пограничного слоя заданной частоты и изучить их характеристики. Измерения проводились термоанемометром. [c.66]

Лишь В работах Нишиока с соавторами [Nishioka et al., 1975 J и В.В. Козлова и С.П. Рамазанова [1981] удалось окончательно подтвердить применимость теории линейной гидродинамической устойчивости для плоского течения Пуазейля. В указанных работах использовались каналы с отношением ширины к высоте 27.4, имеющие на входе плавные конфузоры с большим поджатием. Предпринятые меры позволили снизить уровни турбулентности внутри каналов до 0.05 [Nishioka et al., 1975] и 0.1 [Козлов, Рамазанов, 1981] и сохранить течение ламинарным вплоть до чисел Рейнольдса, равных 8000 и 7000 соответственно. Это, в свою очередь, дало возможность детально изучить пространственное развитие возмущений, вводимых вибрирующей ленточкой, на различных частотах и в большом диапазоне чисел Рейнольдса (Re = 3000—7500), а также получить точки кривой нейтральной устойчивости, хорошо согласующиеся с теоретической кривой. На рис. 2.20 представлены профили средней скорости, измеренные термоанемометром при Re = 3000 (7), 4000 (2), и 5000 (i) [Козлов, Рамазанов, 1981], здесь же приведен теоретический профиль (4) [c.102]

В теории [Mi halke et al., 1995] рассмотрена устойчивость двухпараметрических профилей скорости, моделирующих среднее течение вблизи точки отрыва и в отрывной зоне решения получены в плоскопараллельном приближении. В результате расчетов установлено, что осесимметричное течение, подобно плоскому, становится более неустойчивым с возрастанием поперечного размера зоны отрыва максимальные инкременты возмущений и частотный диапазон усиливаемых колебаний увеличиваются с ростом расстояния от точки перегиба до стенки. Общая тенденция влияния осевой симметрии на устойчивость течения заключается в том, что оно стабилизируется и число спиральных мод колебаний, дающих вклад в нарастающее возмущение, сокращается. Количественный эффект, между тем, зависит от параметров среднего течения, частоты и моды колебаний. В частности, с ростом параметра осевой симметрии неустойчивость течения по отношению к первой спиральной моде может возрастать. [c.240]

В теории исследование устойчивости течения с градиентом давления выполняется таким же образом, как и в случае продольного обтекания плоской пластины, т. е. в предположении, что скорость основного течения зависит только от поперечной координаты у. Влияние градиента давления проявляется в распределении скоростей U (у). Результаты расчетов для профилей скорости семейств Фокнера — Скэн [Володин, Гапонов, 1970] и Польгаузена [Левченко, Соловьев, 1970 ] приведены на рис. 7.3 и 7.4. Повышение давления в пограничном слое сильно уменьшает критическое число Рейнольдса и способствует переходу ламинарной формы течения в турбулентную. Наоборот, падение давления увеличивает критическое число Рейнольдса и приводит к затягиванию перехода к турбулентности. [c.261]

В диффузорах с углом расширения > 40° поток не может следовать даже по одной из сторон и отрывается одновременно по всему периметру сечения, образуя струйное течение. Отрыв становится более устойчивым, а профиль скорости более постоянным, чем при меньших углах расширения. Опыты показывают (см. рис. 1.21, б), что при углах расширения 1 > 24° отрыв потока начинается у входного сечения диффузора, даже при больших числах Ке, когда отрыв турбулентный. Интересно отметить, что неравномерность распределения скоростей, а также отрыв потока в плоском диффузоре наблюдаются не только в плоскости асширения, но и в перпендикулярной к ней плоскости, (рис. 1.25). Под плоским [c.31]

При течении газа в сужающемся винтовом канале соплового ввода от сечения к сечению происходит непрерывное перераспределение скоростей и общий их рост, возникают как продольные, так и поперечные градиенты давления центробежные силы создают повышенное на вогнутой (внешней) и пониженное на выпуклой (внутренней) поверхностях канала давления. В результате поперечного перепада давления возникает движение частиц к вогнутой стенке, в сторону плоских стенок и по ним в направлении к выпуклой стенке. Поскольку Ь Ь, вторичные движения частиц газа по вогнутой и выпуклой стенкам затруднительны вторичные движения, характерные для условия Ь >> Ь [16], вырождаются в вихри, образующиеся по углам плоских и выпуклых стенок вихри вращаются в противоположных направлениях (рис. 1.19). Кроме того, как показывает анализ теоретических и аналитических исследований, данный в работе [24] для таких сечений криволинейного канала, при обтекании вогнутой поверхности с потерей устойчивости создаются условия для возникновения макровихрей Тей-лора-Гертлера с осями, совпадающими с общим направлением потока, и с чередующимся левым и правым вращением. Кинетическая энергия потока в данном случае теряется из-за значительной неравномерности полей скоростей, на компенсацию потерь из-за трения во вторичных течениях и на создание вихрей. [c.36]

VII. 17.20, Как изменится скорость (у) течення устойчивой суспензии через плоский капилляр с сечением с х = 0,1х1 см и длиной ==4 см прн включении электрического поля, направленного по нормали к широкой стороне капилляра [c.240]

Соответственно условие устойчивости ламинарного пламени совпадает с условием устойчивости ламинарного течения в трубе, т. е. с условием Не = Нвцр (где В — радиус трубы р — плотность газа т] — динамическая вязкость газа, г/см-сек). Наличие горения может лишь несколько изменять значение Вбкр (но сравнению с течением без горения). При рассмотрении процесса развития возмущений могут быть привлечены результаты, накопленные в теории турбулентности. Более сложным является вопрос об устойчивости горения газовой смеси в трубе или сферической бомбе. Здесь, в частности, следует учитывать эффект автотурбулизации плоского фронта пламени, предсказанный теоретически Л. Д. Ландау [32]. Однако в обычных условиях проведения опытов эффект автотурбулизации газового пламени, по-видимому, не успевает развиться. [c.28]

Нестационарная естественная конвекция вдоль изотермической вертикальной пластины при совместном действии концентрационного и термического механизмов конвекции исследовалась в работе [15] и будет подробнее рассмотрена в гл. 7. Кроме того, изучались характеристики устойчивости плоских течений в условиях совместной термоконцентрационной конвекции [14] результаты подобных исследований будут обсуждаться в разд. 11.9. Обзор результатов указанных выше и дру- [c.360]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология