Схема течения в пограничном сло

Рис. 1.39. Схема течения в пограничном слое.

Теоретические решения. Кольборн [162] первым сделал попытку теоретически учесть влияние поперечного потока конденсирующегося пара Уп на интенсивность массоотдачи при конденсации пара из парогазовой смеси. При этом он исходил из упрощенной схемы ламинарного пограничного слоя при турбулентном течении парогазовой смеси, в котором полностью происходит изменение скорости и параметров движущейся смеси от их значений в ядре потока до значений на поверхности пленки конденсата, а в турбулентном ядре скорость и параметры смеси полностью выравнены по сечению. Вызываемое поперечным потоком вещества изменение толщины пограничного слоя Кольборн не учитывал. [c.155]

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]

Эти уравнения были получены на основе рассмотрения упрощенной схемы ламинарного пограничного слоя при турбулентном течении паровой смеси, в котором полностью происходит изменение скорости и параметров движущейся паровой смеси от их значений в ядре потока до значений на поверхности раздела фаз, а в турбулентном ядре скорость и параметры смеси полностью выравнены по сечению. Предполагалось также, что состав пара у поверхности конденсации и состав образующегося конденсата равновесны. [c.184]

Причину такого изменения профиля скорости можно понять, если рассмотреть следующую упрощенную схему течения. Пусть в некотором сечении пограничного слоя имеется профиль скорости и (г/), причем на границе пограничного слоя и Ъ) = щ. На некотором малом расстоянии Аа от этого сечения давление во внешнем потоке, а следовательно, и во всем пограничном слое изменится на Ар. Пренебрегая силами трения и считая, что течение происходит параллельно стенке, для каждой струйки жидкости можно написать уравнение Бернулли [c.329]

На фиг. V. 15 показана схема течения жидкости толщиной б по наклонной плоскости. Толщина стекающей пленки по сравнению с шириной потока ничтожно мала, поэтому движение ее по широкой стенке можно рассматривать как движение в пограничном слое. Выделим слой жидкости толщиной йх на расстоянии X от наклонной поверхности. При толщине слоя (1х, ширине В, скорости движения а) масса жидкости будет [c.181]

Основная схема течения. Центр массы потока в проточной части насоса движется в осевом направлении. Отсутствие радиального перемещения потока в целом исключает возможность работы центробежных сил, и приращение давления происходит исключительно за счет преобразования кинетической энергии. Следовательно, принцип действия осевого насоса основан на использовании диффузорных течений. Диффузорный поток устойчив лишь при соблюдении известных условий, нарушение которых ведет к отрыву пограничного слоя от обтекаемых поверхностей и полному переформированию потока. Поэтому требования к проектированию и изготовлению проточной части осевых насосов более высоки, чем в случае центробежных насосов. [c.228]

Наиболее простой случай струйного пограничного слоя имеет место при истечении жидкости с равномерным начальным полем скорости (мо) в среду, движущуюся с постоянной скоростью (Мн), так как при этом в начальном сечении струи толщина пограничного слоя равна нулю. Утолщение струйного пограничного слоя, состоящего из увлеченных частиц окружающей среды и заторможенных частиц самой струи, приводит, с одной стороны, к увеличению поперечного сечения, а с другой стороны, к постепенному съеданию ядра струи — области, лежащей между внутренними границами пограничного слоя. Принципиальная схема такого струйного течения изображена на рис. 7.1. Часть струи, в которой имеется ядро течения, называют начальным участком. [c.361]

Из акустических течений наибольший интерес представляют течения в пограничном к твердой поверхности слое и вблизи него. В тонком пограничном слое градиент скорости велик, а силы, возникающие в нем, значительно увеличены по сравнению с силами в свободном звуковом поле [11 ]. Схема течений вблизи плоской и цилиндрической границ приведена на рис. 3, б. Из акустических течений вне пограничного слоя представляют интерес течения, возникающие между двумя плоскостями, обусловленные стоячей волной между ними (рис. 3, а). [c.17]

Таким образом, в первом приближении может быть принята двухслойная схема течения из развитого турбулентного ядра, осредненные скорости которого при интенсивном перемешивании практически равномерно распределены по объему, тепло переносится в пограничный слой. [c.125]

Эксперименты выполнены при скорости набегающего потока = 61 м/с, что соответствует числу Рейнольдса, вычисленному по толщине потери импульса пограничного слоя и указанной скорости Re = 5-10 . Аналогичная визуализация с по.мощью суспензии, состоящей из диоксида титана, силиконового масла, керосина и олеиновой кислоты, смешанных в объемном соотношении 3 4 1 0.5, проведена в [158] в окрестности сопряжения грани А с различной формой передней кромки и грани Б. Схема течения, построенная на основании результатов визуализации, изображена на рис. 2.43, а для варианта, когда форма передней кромки представляет собой полуцилиндр [Ь/а =1 1). В этом случае структура пристенного потока в значительной степени напоминает картину течения, которая реализуется у основания тела с полуцилиндрической передней частью, установленного на плоской поверхности [ 162 ]. [c.147]

X 486 мм профиль скорости начинает постепенно наполняться и приобретать типичную для турбулентного течения форму. Характер течения в этой области становится практически полностью устойчивым. Таким образом, развитие переходных процессов в двугранном угле в целом имеет общие признаки с классической схемой перехода пограничного слоя. [c.159]

Таким образом, в целом схема течения в области сопряжения типа крыло — фюзеляж характеризуется формированием, по крайней мере, двух стационарных вихрей. Что касается мелкомасштабного вихря, располагающегося над крылом (вихрь к), то в отличие от вихря ф причина его возникновения принципиально иная. Этот вихрь обусловлен взаимодействием пограничных слоев крыла и фюзеляжа и, вероятно, поддерживается энергией турбулентных движений, заметно активизируясь в условиях положительного градиента давления вдоль крыла. Действительно, судя по характерному искривлению изолиний средней скорости и пульсаций скорости, указанный вихрь не только не ослабевает, но даже интенсифицируется. Иными словами, его природа — чисто вязкостная и в соответствии с отмечавшейся ранее классификацией такой тип вихревых течений можно отнести к вторичным течениям 2-го рода по Прандтлю. [c.230]

Рис. 1.2. Схема течения в пристеночной области турбулентного пограничного слоя [1.22] I — направление потока 2 —часть стенки 3 —обтекаемая поверхность (стенка) —турбулентный профиль скорости 5—граница вязкого подслоя б—пятна возмущений 7 —разрушение

Весьма схожая с описанной в [1.91] картиной течения в пограничном слое является схема течения, предложенная в [1.32, 1.81] на основании результатов визуальных исследований пристеночной турбулентности. В ней используется идея объяснения механизма обновления течения вблизи стенки за счет неустойчивости Гельмгольца. В рассматриваемой в [1.32, 1.81] схеме течения основным модулем течения также является поперечно ориентированный вихрь, возникающий в результате неустойчивого взаимодействия смежных зон ускоренной и замедленной жидкости в пристеночной зоне турбулентного пограничного слоя. Однако интерпретация наблюдаемых событий в [1.32, 1.81] несколько отличается от трактовки, предлагаемой в [1.91. [c.68]

Анализ опытных данных, представленных на рис. 2.17 и 2.18, приводит к вполне определенной физической схеме течения в пристеночной зоне турбулентного пограничного слоя. [c.122]

Рис. 2.19. Схема течения в пристеночной области турбулентного пограничного слоя / — пульсации скорости с нормальным распределением 2 —пульсации скорости, соответствующие

В соответствии с рассматриваемой схемой течения наиболее вероятное (среднее) положение границы раздела между зонами ускоренной и замедленной жидкости (пунктирная линия на рис. 2.19 в) должно соответствовать расстоянию от стенки, при котором мода распределения f u ) совпадает с математическим ожиданием сигнала и = и — и = 0). При этом коэффициент асимметрии А должен быть равен нулю. Из рис. 2.186 следует, что это расстояние от стенки соответствует толщине вязкого подслоя л. которая четко определяется по точке пересечения линейного (вблизи стенки) и логарифмического или степенного (в ядре пограничного слоя) законов распределения средней скорости [2.17] (см. рис. 2.18с). [c.124]

Рис. 6.31. Схема течения и характерное распределение давления при взаимодействии скачка уплотнения с турбулентным пограничным слоем 1 — начало повышения давления, 2 — точка отрыва, 3 — точка перегиба в распредепеяин давления, 4 — точка присоедипения

Схема течения, представленная на рис. 2.19, позволяет объяснить характер изменения среднеквадратичных значений пульсаций скорости /(/оо и коэффициента эксцесса Е в пристеночной области турбулентного пограничного слоя (рис. 2.18). Действительно, в соответствии с этой схемой течения уровень турбулентности в зонах замедленной и ускоренной жидкости сравнительно невысок, а большие по величине пульсации скорости и обусловлены главным образом сменой этих зон в точке измерения. Следовательно, наибольший уровень пульсаций скорости должен иметь место на таком расстоянии от стенки, где смена ускоренной и замедленной жидкости происходит наиболее часто, т. е. при у 5 . Отсюда же следует, что при у и л среднеквадратичное значение пульсаций скорости должно быть соизмеримо с величиной разности Д(/ = (/уск — (/зам между значениями скорости в зонах ускоренной и замедленной жидкости (рис. 2.196). Действительно [c.124]

Рис. 3.48. Схема течения в пристеночной области турбулентного пограничного слоя (а) и распределение по толщине пограничного слоя безразмерного периода обновления подслоя, определяемого по частотам /1 и /2, соответствующим максимумам спектра, (б) / — при отсутствии РВС в пограничном слое 2 — РВС установлен в пограничном слое

Рис. 4.5. Схема течения внутри капли и структура поля концентрации и 2 — области диффузионного пограничного слоя, и — области диффузионного следа, и б2 —ядра потока (при лимитирующем сопротивлении дисперсной фазы рассматриваются лишь области внутри капли)

Для решения задачи с отрывом пограничного слоя от поверхности перегородок при возникновении за ними обратных течений и сосредоточенных вихрей целесообразно использовать известную схему решения задачи о суперкавитирующей наклонной плоской пластинке (режим обтекания, при котором вся тыльная часть соприкасается с каверной) или дуге в неограниченной жидкости под свободной поверхностью или в канале. При этом вводится ряд допущений, согласно которым рассматриваются плоские, потенциальные, установившиеся течения несжимаемой невесомой жидкости [64—66]. Анализ такой схемы суперкавитационного обтекания базируется на применении аппарата теории функций комплексного переменного и комплексного потенциала в отличие от непосредственного решения уравнений Навье—Стокса. Согласно упомянутой схеме, задача движения газового потока в канале с системой наклонных перегородок сводится к рассмотрению плоского течения идеальной жидкости, для которого справедливы условия [c.175]

Глава 5 посвящена методам численного моделирования течений в пограничных слоях, струях и каналах. Теория пограничного слоя — один из важнейших разделов современной гидрогазодинамики. Она нашла широкое распространение и применение для расчета трения и теплопередачи на телах, движущихся в потоке жидкости и газа. Методы теории пограничного слоя используются также для анализа течений в следах за движущимися телами, течений в струях и течений в каналах. В главе 5 сначала формулируются основные математические задачи, которые моделируют указанные течения, затем на примере простейшей системы уравнений теории пограничного слоя — уравнений Прандтля — строится разностная схема и приводится алгоритм расчета. Далее этот метод обобщается п дается описание схемы (получившей название основной) для интегрирования систем уравнений типа пограничного сдоя. Решение стационарных задач пограничного слоя разностными методами получило в настоящее время широкое распространение. Методы, описанные в этой главе, оказались легко применимыми к различным задачам этого класса и достаточно эффективными с точки зрения скорости счета и загрузки оперативной памяти ЭВМ, что позволяет применять их на машинах малой и средней мощности. [c.13]

Применение основной разностной схемы для расчета стационарных течений однородного сжимаемого газа в пограничном слое. Описание применения основной разностной схемы для расчета стационарных течений сжимаемого однородного совершенного газа проведем для системы уравнений в случае плоского стационарного течения, записанной в безразмерной форме (см. п. 5.1.5) [c.128]

Несмотря на отмеченные недостатки, алгебраические модели турбулентной вязкости на протяжении многих лет были основным инструментом расчета турбулентных сдвиговых течений и достаточно широко используются вплоть до настоящего времени. Основы этих моделей были заложены еще в 1940-50-х гг. в классических работах Прандтля, Кармана, Колмогорова, Клаузера и Ван Дриста. В частности, подавляющее большинство известных в настоящее время алгебраических моделей базируются на двухслойной схеме турбулентного пограничного слоя, впервые предложенной Клаузером [44]. В рамках этой схемы пограничный слой делится на две области внутреннюю и внешнюю. Во внутренней (пристенной) области пограничного слоя, для которой характерны большие градиенты всех параметров потока, в качестве масштаба скорости обычно используется так называемая динамическая [c.109]

В п. 5.3.6 описано применение основной разностной схемы для исследования стационарных течений однородного сжимаемого газа в пограничном слое. Приведем некоторые результаты расчетов с помощью основной схемы такого течения для плоской пластины. В этом случае интегрировалась система уравнений (5.3.13) — (5.3.16) при др/дх=() с граничными условиями (5.3.17), (5.3.18). Для такой задачи, так же как и в случае течения несжимаемой жидкости, имеется автомодельное решение. Проводя сравнение разностного решения с автомодельным, можно судить о качестве алгоритма и правильности работы программы. Применялся алгоритм, онисанный в п. 5.2.7 и позволяющий проводить расчет с постоянным числом шагов по поперечной координате. Это достигалось введением новой поперечной координаты т] = y/oix). Функция o( ), за- [c.143]

Применение разностных схем для расчета трехмерных течений в пограничном слое [c.240]

Отрыв, возникающий при прямом взаимодействии потоков. Первый тип отрыва, называемый далее отрывом из-за взаимодействия , Пера и Гебхарт [129] изучали для случая течения над цилиндрической поверхностью, а Джалурия и Гебхарт [84] для случая течения над полусферической поверхностью в воде. На рис. 5.8.1, а показана геометрическая схема устройства, использованного для формирования течения в первом из этих исследований. На каждой из двух вертикальных боковых стенок, имеющих форму перевернутой буквы U, развивается вертикальное течение пограничного слоя. Эти потоки, обтекая криволинейные участки, взаимодействуют, соединяются и образуют факел над криволинейной поверхностью, показанный на рис. 5.8.1, б. Длина треков на рис. 5.8.1, б, создаваемых малыми освещенными частицами плиолита, характеризует величину скорости и местное направление потока. Ясно видно, что отсутствуют какие-либо вихревые движения, возвратное течение или циркуляция, которые часто связывают с отрывом пограничных слоев от поверхности в вынужденных течениях. Стационарные ламинарные течения просто соединяются и плавно отделяются от поверхности. Они вынуждены оторваться, так как текут навстречу друг другу. [c.319]

В теории тепломассопереноса существует достаточно развитое теоретическое направление, априори рассматривающее процессы переноса внутри капли при больших числах Пекле в рамках модели диффузионного пограничного слоя (см, [12, 37]). И в этом случае наличие циркуляционного течения приводит к существенным особенностям картины массопереноса внутри капель. Поэтому задача определения массопереноса может решаться только с использованием модели нестационарного пограничного слоя. Схема течения и структура поля концентраций в этом случае представлены на рис. 5.3.3.4 [37]. Механизм переноса вещества в капле в соответствии с [37] выглядит следующим образом. В течение короткого начального периода процесса растворенное вещество с достаточно большой скоростью переносится из внутреннего пограничного слоя к поверхности капли. Однако скорость этого процесса быстро падает за счет обеднения внутреннего пограничного слоя растворенньпи компонентом вследствие существенно более низкой скорости поступления вещества нз ядра потока (зоны бс)- При этом процесс массопередачи выходит на ста- [c.283]

Определенное представление о характере течения непосредственно в окрестности линии сопряжения плоской и криволинейной поверхностей дает анализ экспериментальных профилей скорости, аппроксимированных степенной формой U/Ug = /[( у/й)Трудность состоит в том, что в качестве поперечной координаты в пограничном слое необходимо использовать такое направление, которое при любом значении у тл z совпадает с нормалью к стенке, являясь вместе с тем и нормалью к соответствующим изотахам. Указанное направление, характеризующееся криволинейной координатой можно определять, например, путем графического дифференцирования с использованием достаточно подробных данных о поле изотах в анализируемом сечении двугранного угла. Далее зависимости и/и g = /д) целесообразно построить в логарифмических координатах, что дает возможность просто и сравнительно точно определить показатель степени 1/п в профиле скорости. Пример представления таких зависимостей для различных значений у и z показан на рис. 3.11 для модели Ro при х = 1105 мм (х = 0.85). Видно, что если отступить от классической схемы деления пограничного слоя в рамках стенки и закона дефекта скорости, то измеренное распределение скорости можно с удовлетворительной точностью аппроксимировать двумя линейными зависимостями с различными показателями степени ( 1//i)j — для внутренней и ( 1/п)ц — для внешней областей слоя. Такие данные, полученные в направлении размаха двугранного угла, дают возможность представить изменение величины 1/п в самой области взаимодействия пограничных слоев и за ее пределами, которое для областей I и П приведено на рис. 3.12, б, о в виде зависимостей ( l/n)j = /( у, z) и ( l/ )jj = f (у, z) соответственно для моделей Ro и R6". Для сравнения (рис. 3.12, а) показаны аналогичные данные в двугранном угле, образованном пересекающимися под прямым углом плоскими гранями (R = оо). В последнем случае распределение показателя степени как во внутренней, так и во внешней частях пограничного слоя симметрично относительно биссекторной плоскости угла ( у = z = 0). Немонотонный характер зависимостей ( l/n)f = /( у, z) и ( l/ )ff = f(y, z) по размаху двугранного угла вызван [c.187]

Схема течения показана на рис. 1-2. Примем, что по обе стороны полубесконечной пластины движутся без трения однородные потоки реаг1фующих газов, приводящие в соприкосновение в точке О (начало координат на рис. 1-2, а). Начиная от этой точки образуется область смешения — свободный пограничный слой. [c.12]

Тестирование программ на задачах. Обычно тестирование (проверку) программ, испытание возможностей разностных схем, первоначальный подбор сеток пытаются провести па известных реше11нях. Таким пробным камнем для разностных методов в задачах пограничного слоя может служить решенне Блазиуса для задачи Прандтля о стационарном течении в пограничном слое на пластине (см. и. 5.1.2). Наиболее просто проверить алгоритм программы в том случае, когда на каждом последующем слое пет необходимости прибавления точек. Для этого предварительно к системе Прандтля (5.1.15) применим преобра- ювание Блазиуса g = х, т] = у/ х. Заметим также, что искомые функции в задачах пограничного слоя имеют наибольшие градиенты вблизи новерхиостп тела. В связи с этим рационально использовать такие сетки, узлы кото- [c.138]

В работе Лю Шень-цюаня [33] для решения уравнений пограничного слоя в несжимаемой жидкости применяется неявная несимметричная разностная схема, использующая три точки сетки на последующем слое и одпу па предыдущем слое. Поперечная скорость находится.из уравнения неразрывности по явной схеме. Предварительно уравнения преобразуются к параболическим ко-ордпнатам. В работе численно исследуется задача о течении несжимаемой жидкости в пограничном слое при наличии отсоса и вдува и при заданной скорости внешнего потока. [c.233]

В работе Шопауэра [38] проводится решепие уравнений ламинарного нограничного слоя в несжимаемой жидкости в иеремеи-ных Крокко. Применяется неявная разностная схема, описание которой в статье не дается. Приводятся результаты расчетов течения Тани с распределением скорости внешнего потока U = = 1—1 и течения в пограничном слое около кругового цилиндра нри скорости внешнего потока I7 = 2 sin ср. Точка отрыва определена при гр = 104,1°. [c.234]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология