Перемежаемость

Для внешней области пограничного слоя характерно гораздо более медленное изменение газодинамических величин. В качестве масштаба скорости в этой области принято использовать скорость на внешней границе пограничного слоя и , а в качестве линейного масштаба — одну из его интегральных толщин (чаще всего — толщину вытеснения). При этом турбулентная вязкость во внешней области предполагается постоянной величиной [44], а для того, чтобы заесть эффект перемежаемости (существование ламинарных пятен ) на границе пограничного слоя и внешнего потока, вводится коэффициент перемежаемости П.С. Клебанова [50]. [c.109]

Л. Перемежаемость в турбулентных потоках [c.17]

Результаты измерений средних и пульсационных величин в области перехода также подтверждают невозможность с помощью одного параметра С обобщить данные по переходу. На рис. 11.5.1 в качестве примера приведены распределения средней температуры. В подписи к рис. 11.5.1 указаны для каждого режима течения коэффициенты перемежаемости температуры //. В сечении х = 100 см при О = 948 распределение средней температуры только начинает отклоняться от профиля для ламинарного пограничного слоя, тогда как в сечении х = 36,2 см оно [c.50]

Результаты исследования перехода [74] с экспериментальными данными по интенсивности теплопередачи в воде [153] позволили обнаружить существование дополнительных стадий релаксации течения после завершения процесса перехода, описанного в разд. 11.4 и 11.5. В конце области перехода коэффициенты перемежаемости температуры и скорости становятся равными единице во всем пограничном слое, кроме его внешней области, где происходит захват окружающей жидкости. Однако экспериментальные данные [153] показывают, что локальный коэффициент теплопередачи продолжает быстро возрастать и после разрушения ламинарного течения, затем это увеличение кх прекращается, после чего наблюдается уменьшение интенсивности теплопередачи подобно тому, как это происходит в ламинарном пограничном слое. [c.58]

Наибольшее значение и наблюдается в окрестности точки 3, т. е. приблизительно в конце области перехода, тогда как достигает наибольшего значения ниже по течению, что согласуется с установленными в работе [4] закономерностями ранних стадий развития возмущений. Результаты исследования теплопередачи показывают, что полностью развитое турбулентное течение устанавливается ниже по потоку от верхней границы, показанной на рис. 11.6.1, а именно сразу после того, как пульсации температуры достигнут максимального уровня. При этом коэффициенты перемежаемости скорости и температуры уже имеют значения, равные единице. Исследование естественной конвекции в ртути [119] также показало, что сначала происходит повышение уровня пульсаций температуры при увеличении расстояния по потоку, а затем его постепенное понижение. И хотя в работе не приведены числа Грасгофа, на основании представленных результатов можно сделать вывод о том, что эти пульсации действительно были измерены в области перехода. [c.61]

В табл. 11.6.2 по данным работ [9, 74, 153] приведены значения О, соответствующие различным этапам процесса перехода при заданном уровне плотности теплового потока. Критерий конца перехода, предложенный в работе [74], основан на определении начала стабилизации распределения значений коэффициентов перемежаемости. Из сравнения данных, представленных на рис. 11.6.3, а и 11.4,5, видно, что в конце области перехода стабилизируется также уровень пульсаций скорости. Однако отставание процесса перехода в тепловом пограничном слое на ранних стадиях его развития приводит к задержке роста уровня пульсаций температуры как это видно на рис. 11.6.2. [c.70]

G=l-EXP(l.-Rl/2300. ) ПЕРЕМЕЖАЕМОСТЬ В ПЕРЕХ. ПРОЦЕССЕ Nl=Nl (G+4/Nl (l-G)) [c.386]

Отсюда ясны трудности, возникающие в том направлении исследования турбулентности, которое связано с исследованием детальной картины течения. Действительно, численное интегрирование уравнений Навье — Стокса возможно при не столь больших числах Рейнольдса, какие представляют основной интерес в конкретных научных и прикладных задачах. Для преодоления этих трудностей предложен ряд так называемых подсеточных моделей турбулентности, в которых непосредственно рассматриваются частично осредненные характеристики течения. Вычисление этих характеристик основано на уравнениях движения, в которых влияние колебаний с длинами волн, меньшими масштаба осреднения, описывается с помощью коэффициента турбулентной (точнее, микро турбулентной) вязкости. Однако ясно, что с помощью подсеточных моделей нельзя решить всех проблем, поскольку, как уже отмечалось, перемежаемость приводит к тому, что не существует объективного способа нахождения частично осредненной диссипации энергии. По той же причине нельзя дать и замкнутого описания когерентных структур. [c.13]

ПЕРЕМЕЖАЕМОСТЬ И КАЧЕСТВЕННЫЙ ВИД ПЛОТНОСТЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ В ТУРБУЛЕНТНЫХ ПОТОКАХ [c.17]

Аналогичная структура наблюдается и в турбулентных потоках. В этом случае процессы диссипации также происходят лишь в узких областях. Особенность турбулентного течения проявляется в том, что эти области хаотически перемещаются в пространстве, а значения и Л в них, вообще говоря, зависят от числа Рейнольдса. Описанное явление впервые обнаружено Коренным [1943] и обычно называется перемежаемостью. В настоящее время установлено, что оно характерно для всех турбулентных течений. [c.18]

Существенно, что из-за пульсаций давления флуктуации скорости наблю даются во всем потоке. Поэтому исследование перемежаемости не может основываться на рассмотрении поля скорости. В силу сказанного наиболее распространенный способ изучения перемежаемости связан с анализом поля градиентов скорости, т.е. диссипации энергии. В этом способе, однако, возникает проблема разделения внешней и внутренней перемежаемостей. Чтобы подчеркнуть важность этой проблемы, проанализируем результаты исследований обоих типов перемежаемости. [c.19]

Рис. 1.8. Профили безусловных и условных средиеквадратических пульсаций продольной скорости в турбулентной и нетурбулентной жидкостях и коэффициента перемежаемости в турбулентном пограничном слое на пластине по данным Коважного, Ки-бенса и Блэкуелдера [1970]. Измерения проведены в сечении, расположенном на расстоянии x = 9 м от носика пластины, толщина пограничного слоя Ь = 10 см,

В результате исследования внешней перемежаемости установлены следующие факты. В тех областях потока, где существенна перемежаемость (т.е. часто наблюдается граница течения), одноточечные распределения вероятностей скорости и концентрации сильно отличаются от нормального распределения. Например, в работах Ля Рю и Либби [1974], Антониа, [c.20]

Продолжим теперь обсуждение причин возникновения перемежаемости. Рассмотрим дальнейшую судьбу тангенциального разрыва. Известно, что в линейном приближении этот разрыв неустойчив, а инкремент нарастания амплитуды возмущения (поверхности) обратно пропорционален дли- [c.27]

Можно предположить, что поверхность разрыва компактна (т.е. ее точки не выходят за пределы ограниченной пространственной области), а ее площадь бесконечно велика. Такая поверхность в известной мере напоминает губку, т.е. образование со множеством внутренних пустот, имеющих широкий спектр характерных размеров, и нечетко определенной внешней границей (существуют тонкие каналы , соединяющие внутренность образования с внешним пространством). С этой точки зрения колебания внешней границы губки можно назвать внешней перемежаемостью, а колебания внутренних каналов - внутренней перемежаемостью. [c.28]

Заметим теперь, чго при любом конечном числе Рейнольдса из-за вязкой диффузии завихренности диссипация энергии в любой точке отлична от нуля. Аналогичное утверждение справедливо и для концентрации примеси, т.е. из-за молекулярной диффузии скалярная диссипация везде отлична от нуля. Таким образом, перемежаемость, если так можно выразиться, явление,. которое возникает только при Re = < , а при конечном числе Re строгого определения не имеет. Тем не менее, как это довольно часто бывает в физике вообще и в теории турбулентности в частности, введение при конечном числе Рейнольдса (пусть нестрогого и приближенного) понятия о перемежаемости оказывается чрезвычайно плодотворным ). В этом случае, однако, при количественном определении перемежаемости требуется ввести некоторый граничный уровень ео, считая жидкость турбулентной, если е > ео, и нетурбулентной — в противном случае. Так как не существует сколько-нибудь удовлетворительного способа выбора ео, то, несмотря на свою естественность и широкое использование в экспериментальных исследованиях, приведенное определение неконструктивно. Отмеченную трудность, казалось бы, можно преодолеть, если устремить число Рейнольдса к бесконечности и в связи с этим считать, что о 0. [c.30]

Введем функцию (индикатор) перемежаемости 1 х, /) [c.31]

Рассмотрим также вероятность того, что в одной части точек пространства находи" ся турбулентная жидкость, а в другой - нетурбулентная. Такой анализ необходим для выяснения структуры двух- и трехточечных плотностей распределения вероятностей скорости (см. главу 4). Эти вероятности будем обозначать символом 7 с нижними индексами и л (индекс / относится к турбулентной, а я - к нетурбулентной жидкости порядковый номер индекса соответствует номеру точки). Например, символ 7(, означает, чго рассматривается вероятность такого события, когда в первой и третьей точках находится нетурбулентная жидкость, а во второй - турбулентная. Введенные вероятности связаны с функцией перемежаемости. Так, например, [c.31]

Турбулентное течение, вообще говоря, является нестационарным. Вблизи границ турбулентного поля течения может сформироваться режим перемежающейся турбулентности, когда в некоторой точке поток в течеиие определенного отрезка времени является турбулентным, затем становится ламинарным, потом опять турбулентным и т. д. Доля времени, в течеиие которого поток в данном месте турбулентный, называется коэффициентом перемежаемости у. Понятно, что июделировать такой прерывистый характер турбулентности весьма сложно. Для детального ознакомления с вопросами моделирования турбулентности можно обратиться к 131—41]. [c.109]

Так 1га примере кристаллизации МРВ - двухосновного фосфита свинца исследовали поведение системы в зависимости от скорости протока (от 0.018 до 36 л/час). С увеличением скорости протока реагентов у,) наблюдаются такие качественные картины изменения концентрации Г ГРВ (период колебаний которых представлен в таблице 1) ка1с переход от стационарного состояния через бифуркации удвоения периода к хаотическому (рис.1) и дaJгee через окна перемежаемости, вновь к хаотическому поведению, затем при скорости прилива выше 18 л/час к вынужденному управляемому поведению системы с периодом 2Д1. [c.165]

Зафиксировав два параметра невозмущенное состояние параметра А.°= 14.184 и Т - период возмущения как период одного из окон перемежаемости - 6А1, варьировали значением амплитуды возмущения ао таким образом, чтобы при средней скорости протока реагентов Уд = 14.184 л/час (см. табл. 1) колебахгая концентрации двухосновного фосфита свинца регуляризировались. На собственные колебания системы начинают наюхадываться внепшие, вынужденные колебания, приводя систему к регуляризации. [c.167]

Обратимся к нежировым продуктам. В конце XVIII в. в России, под влиянием сообщения из-за рубежа, делались попытки применять для стирки белья картофель и мыло с картофельной мукой. В одной из прописей рекомендовалось, например, кипячение белья, дважды перемежаемое натиранием его картофелем — не вполне сваренным, однако же более вареным, нежели сырым . Это якобы позволяло обходиться при стирке без мыла. Рекомендовалось также заменять мыло картофельной водой , полученной процеживанием воды через мелко истертый сырой картофель. Окращенная материя при этом не линяет. Сразу же отметим, что и во второй половине XIX века в солидных руководствах 2 расхваливалось указанное средство. [c.181]

Разогрев некоторого приповерхностного слоя заставляет сгорать его ускоренно. Однако при давлениях ниже критического для перехода на турбулентный режим выгорание перегретого слоя смеси переходит в спокойное горение непрогретой жидкости, поскольку для нее в данных условиях характерен нормальный режим горения. Далее вновь следует период прогрева нового приповерхностного слоя жидкости за счет тепло передачи по элементу, и картина повторяется. Возникает пульсирующий режим горения, средняя скорость которого за счет ускорения горения перегретого слоя смеси будет выше нормальной. Турбулентное горение, не перемежаемое периодами нормального горения, может развиться только после превышения в опыте критического авления перехода для исходной смеси. В работе [208] методом ск- )ростной киносъемки описанная последовательность явлений была подтверждена экспериментально. [c.259]

Переход от ламинарного режима течения к турбулентному может описываться схемой Дхвана и Парасимха [209, 210], следуя которой в соотногаения (5.87) добавляется коэффициент перемежаемости 7 [c.186]

Рассматривается с единых позиций турбулентное горение газов и ряд вопросов теории турбулентное 1И. Объединение этих научных хшсцинлин в рамках одной книги предпринято впервые, и оно достигнуто благодаря широкому использованию плотностей распределений вероятностей концентраций, скорости и других величин в турбулентных потоках. Систематизированы методы вывода и замыкания уравнений для распределений вероятностей, значительное внимание уделено описанию перемежаемости. Исследуется ряд проблем горения неперемешанных газов и горения однородной горючей смеси. [c.2]

Предлагаемая монография ставит своей целью изложить с единой точки зрения основы этой теории, сформулированные к настоящему времени. Выбор круга проблем, на которых иллюстрируются основные понятия, идеи и методы теории, в значительной мере продиктован собственными исследованиями авторов. Уже самые начальные этапы этих исследований показали, что создание теории турбулентного горения невозможно без развития собственно теории турбулентности и, в частности, тех ее разделов, которые были менее всего изучены (перемежаемость, распределения вероятностей различных гидродинамических параметров). Как это часто случается, исследование указанных вопросов приобрело самостоятельное значение, и хочется надеяться, что полученные результаты повлияют на развитие теории турбулентности. Высказанные соображения определили название книги и отбор материала. Несмотря на определенную уязвимость и тенденщ10зность, такой подход, по-видимому, наилучшим образом позволяет выполнить поставленную задачу. Теория турбулентного горения находится в стадии становления. Авторы сознают, что предлагаемая моно- [c.5]

В главе 1 изучается перемежаемость турбулентных течений и ее влияние на качественный вид плотностей распределений вероятностей скорости и концентрации. В главе 2 дается вывод уравнений для плотностей распределений вероятностей различных ги фОдинамических величин и проведен обзор известных методов замыкания этих уравнений. [c.6]

Существующие экспериментальные данные вполне определенно свидетельствуют о том, что такая экстраполяция принципиально невозможна. Этот вывод основан на многочисленных опытах, в которых исследовалась перемежаемость, т.е. крайне нерегулярное распределение градиектов скорости и концентрации в турбулентных потоках, когда области с чрезвычайно малыми значениями градиентов (нетурбулентная жидкость) нерегулярным образом пегремежаются с областями, в которых значения градиентов очень велики (турбулентная жидкость) — Корсин [1943], Бэтчелор и Таунсенд [1949], Таунсенд [1956] и др. Скорость диссипации энергии турбу- [c.12]

В данной главе обсуждаются основные представления о турбулентном движении при больших числах Рейнольдса, необходимые для анализа структуры турбулентных потоков и закономерностей протекания в них химических реакций. Масштабы длины и скорости, определяющие число Рейнольдса Яе, соответствуют крупномасштабным флуктуациям в потоке, т.е. Яе = qL V где д - среднеквадратическое значение пульсационной скорости, L — интегральный масштаб турбулентности, V - кинематическая молекулярная вязкость. В главе рассматривается перемежаемость и качественный вид плотностей распределений вероятностей в турбулентных потоках. Как указывалось во введении, эти характеристики имеют первостепенное значение для теории турбулентного горения и собственно теории турбулентности. В настоящее время благодаря обширным экспериментальным исследованиям стало ясно, что качественный вид плотностей распределений вероятностей существенно определяется перемежаемостью и локальной структурой турбулентности, вследствие чего эти вопросы невозможно рассматривать изолированно друг от друга. [c.17]

Различают два вида перемежаемости — внешнюю и внутреннюю. Для пояснения того, что понимается под этими терминами, обратимся к наглядному примеру — истечению струи дыма из трубы электростанции. Наблюдения за такой струей показывают, что существует достаточно резкая граница, за которую дым не проникает. Эта граница искривлена и нестационарно колеблется. Такая граница наблюдается не только в струях, но и в следах и в пограничных слоях. Измерения свидетельствуют о том, что вне границы диссипация энергии равна нулю (Таунсенд [1956]). Таким образом, пространственное распределение дд1ссипации энергии оказывается очень неравномерным области, в которых > О, чередуются с областями, в которых е = 0. Колебание границ следов, струй, пограничных слоев обычно называется внешней перемежаемостью, причем слово внепшяя часто опускается. [c.19]

Известно, что внутри границ этих течений пространственные распределения диссипации энергии и скалярной диссипации также весьма неравномерны области, в которых наблюдаются интенсивные пульсации градиентов скорости и концентрации, перемежаются с областями, в которых такие пульсации практически отсутствуют. Это явление впервые обнаружено Бэтчелором и Таунсендом [1949]. Оно получило название внутренней перемежаемости. [c.19]

Рассмотрим теперь результаты исследований внутренней перемежаемости. Уже в первой работе, посвященной анализируемому вопросу (Бэтчелор и Таунсенд [1949]), установлено, что коэффициенты эксцесса пульсаций градиента скорости (и, следовательно, коэффициенты эксцесса пульсаций диссипаций энергии) очень велики. Показано также (и это наиболее важно), [c.23]

Другая точка зрения на моделирование перемежаемости может Ьыть основана на понятии о странных аттракторах. Проблеме странных аттракторов посвящен специальный сборник переводов Странные аттракторы под редакцией Синая и Шильникова [1981], а также обзоры Рабиновича [1978] и Монина [1978]. [c.29]

Рассмотренные выше экспериментальные данные и результату их теоретического анализа указывают на то, что количественное определение характеристик перемежаемости связано с рядом принципиальных трудностей. Во-первых, неясно, как определить границы турбулентной жидкости (как уже указывалось, внутрь области, которая на первый взгляд целиком заполнена турбулентной жидкостью, могут проникать тонкие каналы, заполненные нетурбулентной жидкостью). Во-вторых, поскольку при Re -> оо вязкие эффекты существенны, по-видимому, лишь в области с нулевым объемом, становится неясным, что такое коэффициент перемежаемости, который обычно понимается как относительная величина объема, заполненного турбулентной жидкостью. В-третьих, возникает вопрос, какая гидродинамическая характеристика наилучшим образом подходит для определения перемежаемости. В самом деле, вблизи турбулентной обласж всегда найдется нетурбуленшая. Если размеры обеих областей одного порядка, то энергии пульсаций также одного порядка, чго ясно из ра- [c.29]

Однако в этом случае возникает новая трудность, связанная с тем, что объем турбулентной жидкости стремится к нулю и, следовательно, характеристики перемежаемости нельзя измерить. Несмотря на указанные трудности, количественные характеристики перемежаемости можно ввести, исходя из схемы Обухова [1962] (см. также Яглом [1966], Гурвич и [c.30]

Из общих соображений ясно, что рациональное определение характеристик перемежаемости должно основываться на двойном предельном переходе, когда Яе и / - 0. Результат такого перехода, по-видимому, неоднозначен. Косвенно этот вывод подтверждается тем, что до сих пор не выработан общепринятый алгоритм измерения коэффициента перемежаемости Известны и прямые доказательства его справедливости. В частности, в работе Куо и Корсина [1971] был избран алгоритм измерения, приведший к необычным результатам. Во-первых, было установлено, что коэффициент перемежаемости уменьшается с ростом числа Рейнольдса. Во-вторых, полученные значения у оказались существенно меньше единицы в тех областях [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология