Касательное напряжение в турбулентном потоке

Суммарное касательное напряжение в потоке определяется, следовательно, как вязкостью жидкости, так и турбулентностью потока [c.47]

Большинство свободноконвективных течений, представляющих интерес при изучении природных и технологических процессов, являются преимущественно турбулентными. Их отличает наличие хаотических пульсаций скорости, температуры и давления. Пульсационное поле и вихревое движение способствуют перемешиванию жидкости и возникновению процессов дополнительного переноса. При этом возрастают касательные напряжения и потоки энергии, в связи с чем актуальной становится задача определения характеристик турбулентного переноса. [c.71]

Результаты этих двух работ хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными по теплопередаче. Однако следует признать, что принятая форма профилей скорости и температуры не очень точна, особенно это касается степенной зависимости с показателем 1/7 в уравнениях (11.7.37) и (11.7.38). Вместо того чтобы делать предположения о форме распределения температуры и скорости поперек пограничного слоя, Като и др. [82] задавали профили касательных напряжений, теплового потока и коэффициента турбулентного переноса. Затем они решали уравнения и определяли профили температуры, ско рости и значения коэффициента теплопередачи. [c.79]

Кроме указанных факторов на характер распределения касательных напряжений будут оказывать влияние такие трудно учитываемые факторы, как наличие агломератов загрязнений, застойных и турбулентных зон, равномерность распределения промывной воды и т. д. Если считать, что распределение касательных напряжений промывного потока подчиняется нормальному закону, то для "уменьшения вероятности появления отрицательных значений прочности или напряжения среднеквадратическое отклонение Оя или должно составлять не более чем 1/3 среднего значени) соответствующего параметра. [c.49]

Мы в дальнейшем будем иметь дело с турбулентными течениями. В своем анализе мы будем пользоваться лишь осредненными зо времени величинами. Перемешивание, обусловленное пульсациями скорости, будет фигурировать в членах, выражающих эффективные касательные напряжения и потоки они же в свою очередь представляются в виде произведений эффективных коэффициентов обмена на поперечные градиенты соответствующих величин. Достоинством такой формулировки является возможность использовать уравнения в форме, такой же, как для ламинарного пограничного слоя. Поэтому способ решения, излагаемый в книге (гл. 2), одинаково хорошо применим как к ламинарным, так и к турбулентным течениям. Мы будем опираться на этот факт в исследованиях математической точности численного метода. [c.24]

Физическая модель турбулентности Тейлора заключается в предположении, что в потоке возникают турбулентные касательные напряжения за счет поперечного переноса вихрей. [c.116]

При молекулярном переносе (ламинарный поток) наблюдается лишь продольный перенос количества энергии, а также массы вещества, в то время как в турбулентном потоке существует не только продольный перенос, но и поперечный, что и приводит к возникновению дополнительного касательного напряжения и соответственно дополни- [c.116]

Как уже указывалось, в турбулентном потоке можно выделить турбулентное ядро и ламинарный подслой. В турбулентном ядре полное касательное напряжение равно сумме вязкой и турбулентной составляющей. В ламинарном подслое полное касательное напряжение равно вязкой составляющей, которая, как это следует из (2.15), линейно зависит от расстояния до стенки Поскольку толщина ламинарного подслоя мала по сравнений) с радиусом трубы, на основании (2.15) можно приближенно положить [c.69]

Аккерман [150] выполнил теоретическое исследование влияния поперечного потока вещества на интенсивность тепло- и массообмена при испарении жидкости в омывающий ее поток неконденсирующегося газа и при конденсации пара из парогазовой смеси в случае больших температурных и концентрационных напоров. В этом исследовании Аккерман исходил из той же упро щенной схемы ламинарного пограничного слоя, принятой ранее Кольборном, но, в отличие от Кольборна, учитывал изменение толщины пограничного слоя, вызываемого соответствующим изменением профиля скоростей в нем под влиянием поперечного потока вещества. При этом Аккерман предполагал, что поперечный поток вещества не оказывает влияния на изменение касательного напряжения на границе ламинарного пограничного слоя и турбулентного ядра течения. [c.156]

Очевидно, что поворот потока влияет на его турбулентную структуру, так как при достаточно больших закруглениях появляются вторичные течения и локальные зоны отрыва. Искривления приводят к стабилизации течения и уменьшению турбулентных касательных напряжений на выпуклой поверхности и к дестабилизации и увеличению турбулентных касательных напряжений — на вогнутой (см. (127], 2.1.1) [c.131]

Турбулентная конвекция. Как показано в [13], при совпадении направлений свободной и вынужденной конвекций вначале влияние сил плавучести приводит при турбулентном течении к уменьшению теплообмена вследствие уменьшения скорости, тем самым касательного напряжения и интенсивности турбулентности в ядре потока. Обратное влияние имеет место при противоположном направлении подъемных сил и сил вынужденной конвекции, при [c.319]

Кольцевое течение является потоком с преобладанием касательных напряжений, и методы, представленные в п. В для пленок с большим сдвигающим усилием в вертикальном потоке, будут применяться для него. Заметим, что коэффициент теплоотдачи рассчитывается согласно уравнению (25) для ламинарного течения или (26) для турбулентного. Критическое число Не пленки, соответствующее возникновению турбулентности, следует взять здесь равным 50. Метод определения коэффициента теплоотдачи и безразмерных касательных напряжений изменяется слабо в случае горизонтального течения, так как эффект подъемной силы пара исчезает. Следовательно, Т/ и а+ определя- [c.348]

В турбулентном ядре потока возникающая турбулентная вязкость значительно превосходит молекулярную (е V). Поэтому касательное напряжение для плоского потока при равномерном течении может быть вычислено по формуле [c.21]

Интегрирование этой зависимости с учетом (11.12) и (П. 15) при допущении Прандтля о постоянстве касательных напряжений в поперечном сечении потока позволяет найти уравнение распределения скоростей в турбулентном ядре потока [c.21]

Исследованиями установлена независимость скорости циркуляции жидкости от ее поверхностного натяжения. Влияние же вязкости жидкости проявляется в основном через касательные напряжения на стенках труб, которые вследствие развитой турбулентности двухфазного потока мало чувствительны к изменению вязкости. [c.96]

Особое значение имеет аналогия такого типа для турбулентного потока (предыдущие уравнения в этом случае неприменимы). На основе исследований турбулентного движения получено следующее уравнение для касательного напряжения [c.339]

Для характеристики турбулентной вязкости рассмотрим две частицы жидкости в турбулентном потоке, движущемся в направлении оси х, параллельно оси трубы. Пусть расстояние между частицами в направлении, перпендикулярном оси т бы, 1 вно 4у. Составляющие скорости частиц по направлению потока и 2 отличаются друг от друга на dw , причем вследствие разности скоростей возникает касательное напряжение Тн, определяемое по уравнению (П,12а) [c.46]

Сравнивая уравнения для турбулентного пограничного слоя (100) — (103) с уравнениями для ламинарного пограничного слоя (94)—(97), можно отметить следующее. Уравнение неразрывности и второе уравнение движения имеют одинаковый вид. Первое уравнение движения и уравнение энергии для осредненных параметров турбулентного пограничного слоя отличаются от соответствующих уравнений для ламинарного пограничного слоя наличием дополнительных касательных напряжений п дополнительных тепловых потоков. [c.317]

Аналогичным образом происходят пульсации давлений и касательных напряжений в различных точках потока. Следовательно, турбулентный поток является по своей природе неустановившимся. [c.122]

Рис. 2 0. Схема распределения осредненных скоростей и касательных напряжений в турбулентном потоке

Переход потока в турбулентное состояние приводит к сильному возрастанию сопротивления, что связано с увеличением напряжений трения. В турбулентном ядре, где градиенты осредненной скорости невелики, напряжения вязкостного трения играют незначительную роль. Основная часть сопротивления создается так называемыми турбулентными касательными напряжениями, которые возникают из-за непрерывных поперечных перемещений (беспорядочного перемешивания) частиц. Обмен частицами между соседними слоями сопровождается соответствующим увеличением или уменьшением коли- [c.123]

В зоне гидравлически шероховатых труб (рис. 2-10, б) толщина вязкого подслоя значительно меньше высоты бугорков шероховатости (б Л ,ах), которые почти целиком оказываются в турбулентном ядре потока. Обтекания бугорков происходит с большими скоростями и сопровождается интенсивными отрывами вихрей, которые попадают в центральную часть потока и усиливают его турбулентность. Рассеивание кинетической энергии вращения этих вихрей, происходящее в процессе перемешивания частиц и приводящее к переходу этой энергии в тепло, увеличивает потерю напора. Соответственно возрастает также и касательное напряжение на стенке, которое создается в основном в результате перепадов давлений,возникающих на бугорках при их отрывном обтекании. [c.127]

Для потока в середине трубы отношение с Шу/с/ /=0, поэтому касательное напряжение равное Тш у стенки снижается к середине трубы до величины т = 0. Внутри пристенного слоя градиент скорости очень высок и приблизительно постоянен от границы турбулентного ядра он очень быстро уменьшается к середине трубы. Однако касательное напряжение уменьшается медленно — от величины г=Хю до т=0. Поэтому значение турбулентной вязкости бт должно быть значительно меньше величины (I, полученной в уравнении (6). [c.10]

Чтобы ясно представить, чем определяется характер изменения профиля полей скоростей и температур, рассмотрим распределение некоторых параметров, характеризующих структуру потока. Для этого остановимся на выражениях для удельного теплового потока и касательного напряжения. Удельный- тепловой поток на единицу поверхности в турбулентном потоке [c.11]

В аналогии Рейнольдса постулируется равенство коэффициентов молярного переноса импульса и теплоты в любой точке потока и считается, что при характерном для турбулентных потоков интенсивном перемешивании среды влияние процессов молекулярного переноса пренебрежимо мало. Если обозначить через плотность поперечного потока массы между слоями жидкости, имеющими скорости виг и гиа, температуры Т, и Гг, то, пренебрегая молекулярной вязкостью и теплопроводностью, касательное напряжение и плотность теплового потока между рассматриваемыми слоями можно представить как [c.162]

При построении расчетных формул теплоотдачи на основе двухслойной модели потока значение условной толщины вязкого подслоя принимается значительно большим ( = 12-н 12,7), тем самым учитывается влияние переходной (между вязким подслоем и турбулентным ядром) зоны. В пределах вязкого подслоя касательное напряжение молено считать постоянным и равным значению его на стенке т с [c.162]

Входящая в уравнение (42) величина касательного напряжения в ядре потока зависит, по-видимому, от степени воздействия граничного кипящего слоя на турбулентный обмен между двухфазным слоем и однофазным ядром, так что условно можно говорить об эффективной шероховатости поверхности стенки канала. При [c.94]

Поперечное перемещение жидкости в турбулентном потоке создает дополнительное касательное напряжение Тт, которое можно определить следующим образом. Обозначив скорость поперечного перемещения ьи , а разность скоростей совокупности частиц в направлении потока на пути I через Аш)х, можно приравнять изменению количества движения (импульс силы в единицу времени равен изменению количества движения) [c.41]

Необходимость специального рассмотрения. Приведенные выше формулы для эффективной вязкости и других обменных характеристик учитывают только вклад турбулентности. Игнорирование ламинарных процессов обмена вполне приемлемо для большей части слоя, поскольку турбулентная область гораздо шире ламинарной. Однако в непосредственной близости стенки величина турбулентной вязкости уменьшается [как это можно видеть из уравнений (1.3-5) и (1.3-6)] и становится Сравнимой с ламинарной вязкостью. Эффективные числа Прандтля и Шмидта в пристеночной области также достигают своих лалтнарных значений. Таким образом, необходимо опираться на более точную гипотезу для цэф, учитывающую роль и вклад турбулентной и молекулярной вязкости в пристеночной области. Действительно, гипотеза для пристеночной области исключительно важна, так как именно здесь имеют место наибольшие градиенты скорости и других переменных, а величины касательных напряжений и потоков переноса представляют главный интерес для практики. [c.29]

Величину I часто также называют длиной пути смешения, хотя она только пропорциональна Г. В последнее время I предпочитают называть масштабом турбулентности. Полагают, что I характеризует внутреннюю геометрическую структуру турбулентного потока, некоторый средний размер турбулентно перемещающихся масс жидкости. При фиксированном значении производной 11тх1йу касательное напряжение турбулентного трения т пропорционально Р. [c.148]

Вода при 20° С движется по гладкой горизонтальной трубе с внутренним диаметром 50 мм. Для точки, находящейся на расстоянии 18 мм от стенки, вычислить скорость, касательное напряжение, турбулентную вязкость и путь перемешивания при средней скорости потока а) 15 м1сек б) 1,5 м1сек в) 0,015 м/сек. [c.157]

Перенос импульса в турбулентном пограничном слое вблизи границы раздела фаз обычно записывают в виде связи касательного напряжения (т), параметров потока (6соо/с1х) и свойств среды (р, V и где — турбулентная вязкость)[347] [c.156]

Универсальные законы распределения скорости, температуры и касательных напряжений в турбулентном пограничном слое. Основная задача теории турбулентного пограничного слоя заключается в установлении связи между турбулентной вязкостью определенной уравнением (140), и параметрами осредненного течения в пограничном слое (моделирование турбулентности). Решение этой задачи облегчается эмпирически установленным фактом локальности связи между и осредненными значениями параметров в большинстве турбулентных пограничных слоев. Это приближение является довольно хорошим незавнснмо от конкретных особенностей развития пограничного слоя в области, расположенной вверх по потоку. Другими словами, во многих случаях предысторией течения в первом приближении можно пренебречь. Следствием этого является возможность формулировки универсальных законов распределения осредненных значений скорости, температуры и касательных напряжений. [c.116]

Динамическая скорость в потоке. При турбулентном течении однофазных потоков в каналах постоянного сечения касательные напряжения позволяют легко найти пульсационные ско-юсти и у в направлении, перпендикулярном к стенкам канала. 3 экспериментальной работе [42], посвященной изучению структуры турбулентного газового потока в плоском канале, показано, что в конце участка стабилизации среднеквадратичное значение пульсационной скорости практически не зависит от расстояния от стенки у Ь 2Ь — ширина канала) и от числа Рейнольдса и примерно равна 1/т/р (рис. 10), где т— касательное напряжение [c.20]

В ламинарном или турбулентном потоке между слоями жидкости возникают касательные напряжения. По длине L прямого трубопровода происходит падение давления на Ар. При этом разность сил давления (я Ар, где R — радиус трубы) должна быть равна силе трения, действующей на поверхности стенки трубопровода и определяемой как произведение этой поверхности (2пНЬ) на касательное напряжение Од.. [c.47]

Члены (рш .шу) и (рСрШ Т ) в уравнениях (2.86) и (2.87) представляют собой дополнительное напряжение и тепловой поток соответственно, возникающие вследствие турбулентного перемешивания среды. Следовательно, полное касательное напряжение и плотность теплового потока при турбулентном течении могут быть записаны как [c.153]

На рис. 5.29 показан профиль скоростей ньютоновской жидкости в турбулентном потоке. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что этот профиль характеризует средние локальные скорости в различных точках по диаметру трубы. Поскольку фактическая локальная скорость изменяется случайным образом, наклон касательной к профилю скоростей не характеризует скорость сдвига. Определить фактическую скорость сдвига не представляется возможным, поэтому нельзя выявить зависимость между давлением и расходом в потоке на основании данных об изменении касательного напряжения со скоростью сдвига, как это делается при ламинарном режиме течения. Поведение турбулентного потока обычно описывают с помощью двух безразмерных групп, а именно коэффициента трения Фэннинга [c.197]

ВИСКОЗИМЕТРИЯ (от лат. vis osus-клейкий, вязкий и греч. metreo-измеряю), совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. При абс. измерениях проводят независимые параллельные определения касательного напряжения т и скорости сдвига у при течении исследуемой среды вязкость г] вычисляют по ф-ле г] = т/у. При относит, измерениях результаты определения параметра, зависящего от вязкости, сравнивают с результатом, полученным при аналогичной процедуре определения того же параметра для жидкости (или газа) известной вязкости. В случае неньютоновских жидкостей определяемая величина Т1 наз. эффективной или кажущейся вязкостью (т.к. она зависит от X и 7). При этом измерения необходимо выполнять при разл. скоростях деформации. Ниж. предела изменения скорости не существует верх, предел связан с возникновением неустойчивости потока, напр, для маловязких сред-с появлением инерц, турбулентности, для полимерных си-стем-с упругими деформациями. [c.376]

Для ньютоновской жидкости вязкость является свойством среды (функцией состояния) и не зависит от градиента скорости. Это сира-ведливо только для ламинарного течения. В таком случае массообмен между смежными слоями жидкости осуществляется лишь диффузией. Величину т] называют также молекулярной вязкостью. В турбулентном потоке между слоями происходит дополнительный обмен макроскопических объемов ншдкости вследствие конвентив-ного перемешивания, а следовательно, возрастает касательное напряжение, необходимое для получения такого же градиента скорости т. е. возрастает вязкость, которая будет являться суммой молекулярной и турбулентной вязкостей. Турбулентная вязкость многократно превышает молекулярную вязкость и уже не [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология