Турбулентность ядро течения

Для процессов теплоотдачи режим движения рабочей жидкости имеет очень большое значение, так как им определяется механизм переноса теплоты. При ламинарном режиме перенос теплоты в направлении нормали к стенке в основном осуществляется вследствие теплопроводности. При турбулентном режиме такой способ переноса теплоты сохраняется лишь в вязком подслое, а внутри турбулентного ядра перенос осуществляется благодаря интенсивному перемешиванию частиц жидкости. В этих условиях для газов и обычных жидкостей интенсивность теплоотдачи в основном определяется термическим сопротивлением пристенного подслоя, которое по сравнению с термическим сопротивлением ядра оказьшается определяющим. Следовательно, как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения вблизи самой поверхности применим закон Фурье (уравнение (5.3)). [c.181]

Область за пределами гидродинамического пограничного слоя и застойных зон близ точек соприкосновения частиц принято называть ядром потока. Истинные локальные скорости в ядре потока также изменяются в пространстве (в зависимости от локальной геометрии слоя), а при турбулентном режиме течения подвержены и нерегулярным колебаниям во времени. Гидродинамическая картина [c.215]

Уравнения (5.8) и (5.9) были получены на основе предположения, что между турбулентным ядром течени я среды и стенкой существует ламинарный пограничный слой и в турбулентном ядре потока коэффициенты молекулярного переноса с и V пренебрежимо малы по сравнению с соответствующими коэффициентами турбулентного переноса/)с,т и Ут и поэтому ими можно пренебречь. [c.153]

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]

Изучается стабилизировавшееся осредненное по времени движение. Поэтому = О и и = О (знаки осреднения опускаются). Ограничимся вначале рассмо.трением области турбулентного течения, не очень удаленной от поверхности (т. е. интервала значений у, малых по сравнению с радиусом трубы / , но все же соответствующих турбулентному ядру течения). В таком случае расстояние от данной точки до поверхности является единственной характерной длиной, так как величина радиуса трубы становится несущественной. В этой связи формулируется первое предположение Прандтля [c.285]

Разумеется, это уравнение справедливо только для турбулентного ядра течения. В пределах ламинарного подслоя скорость определяется как линейная функция координаты [c.291]

Вследствие тонкости вязкого подслоя и консервативности турбулентного ядра течения среднее гидродинамическое сопротивление прямолинейных каналов можно рассчитывать в первом приближении по формулам для круглой трубы, вводя эквивалентный гидравлический диаметр Dг.э = 4Q P. [c.115]

Распределение температур в слое определяется коэффициентом теплопроводности зернистого слоя, а теплоперенос от слоя к наружной среде — коэффициентом теплопередачи /(. В отличие от процесса переноса теплоты в -незаполненных трубах при турбулентном режиме течения, здесь сопротивление теплопереносу из ядра потока к стенке трубы нельзя принимать сосредоточенным лишь в пограничном слое. [c.127]

При турбулентном режиме течения, вследствие статистического характера пульсационного движения, перенос массы в ядро потока считается аналогичным переносу массы по механизму молекулярной диффузии [401]. Эта гипотеза позволяет представить толщину турбулентного диффузионного слоя по тем же зависимостям, что и при молекулярной диффузии, но с коэффициентом эффективного турбулентного [c.160]

Особенностью свободной затопленной струи при турбулентном режиме течения является ее турбулентное перемешивание с окружающ,ей неподвижной средой. По мере продвижения вперед струя увлекает за собой все большую массу неподвижной среды, которая тормозит течение на границе струи. В результате подторможенные частицы струи вместе с увлеченными ими частицами окружающей среды (присоединенной массой) образуют турбулентный пограничный слой, толщина которого по мере удаления от начального сечения непрерывно возрастает. При этом происходит непрерывное сужение центрального ядра струи (ядра постоянных скоростей) до полного ее исчезновения, а пограничный слой распространяется на все сечение струи. Таким образом, размывание струи сопровождается не только ее расширением, но и уменьшением скорости по оси (рис. 1.46). [c.49]

В данном случае постоянная интегрирования С не может быть определена теоретически, поскольку условия на границе турбулентного ядра неизвестны. Поэтому обе постоянные величины Ь и С были определены из сопоставления уравнения (2.31) с экспериментальными данными, полученными Никурадзе [16]. При этом оказалось, что один набор коэффициентов не позволяет описать уравнением (2.31) всю зону турбулентного ядра. Это вполне естественно, так как переход ламинарного подслоя в чисто турбулентное течение происходит постепенно в пределах некоторой переходной зоны (рис. 2.5). [c.70]

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]

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]

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]

В связи с тем, что для турбулентной пленки термическое сопротивление сосредоточивается в пристенном ламинарном слое, а в турбулентном ядре профиль температур выравнивается, то на величине коэффициента теплообмена в меньшей степени, чем при ламинарном течении, сказывается наличие или отсутствие теплообмена со стороны свободной поверхности пленки. [c.152]

В случае больших Ка предполагалось, что ядро жидкости (внутренняя область полости, удаленная от пограничных слоев на стенках) является изотермическим и вращается как твердое тело, т. е. с постоянной завихренностью. Это допущение выдвигалось ранее [190] при исследовании свободноконвективного течения в горизонтальном круглом цилиндре, а позднее [205] для ячеистого течения между двумя параллельными горизонталь- ными пластинами. При рассмотрении ядра течения в вертикальной полости [17] показано, что если оно не является застойной зоной, то завихренность там остается постоянной. Правда, это доказательство справедливо только для случая изотермического ядра. Кроме того, граница области ядра должна представлять собой замкнутую линию тока, которая не проникает в вязкий граничный слой вблизи поверхностей. В работе [207] эта задача решена численно с использованием метода, основанного на разложениях по ортогональным полиномам. Результаты этих исследований сравнивались в работе [207] с экспериментальными данными [182], и было установлено достаточно хорошее их соответствие. В работе [16] рассмотрено также турбулентное течение в вертикальной полости. [c.255]

В турбулентном ядре перенос импульса осуществляется преимущественно за счет пульсационного движения упомянутых выще неустойчивых ансамблей. Перемещаясь из одной области течения в другую, они стремятся по инерции сохранить свою первоначальную скорость в направлении движения. Смешиваясь с остальной жидкостью, "быстрые" ансамбли увеличивают ее скорость, медленные — уменьшают. В результате в поперечном сечении турбулентного ядра происходит существенная нивелировка осредненных скоростей в направлении движения потока. Именно в этом проявляется преобладающая роль сил инерции в турбулентных течениях. [c.153]

Полагая, что основную долю сечения занимает турбулентное ядро, распространим профиль (2.26 — Турб.) на всю область турбулентного течения и найдем среднюю скорость потока. Воспользуемся в этих целях выражением (ф) из разд.2.2.4, произведя предварительно замену г = К — у (где у отсчитывается от стенок трубы). Будем искать среднюю скорость сразу в обобщенном виде [c.158]

При описании процессов передачи тепла или вещества между потоком газа или жидкости и твердой поверхностью часто вводят для наглядности условное понятие приведенной пленки. Допустим, что вдали от поверхности (в так называемом ядре течения) температура и концентрация постоянны (для турбулентного потока это допущение не так далеко от действительности) и что изменение этих величин происходит только в слое толщины б, непосредственно прилегающем к поверхности. Этот воображаемый слой и называют приведенной пленкой. Толщину ее б подбирают таким образом, чтобы получить истинную интенсивность переноса в допущении, что механизм его в пленке является чисто молекулярным. Таким образом имеем [c.34]

Такое распределение носит название ламинарного профиля скоростей. В турбулентном потоке профиль скоростей гораздо круче. В большей своей части (ядре течения) поток имеет почти постоянную скорость, и лишь в непосредственной близости к стенке, в так называемом пограничном слое, происходит резкое падение скорости. [c.35]

Для турбулентного ядра потока на расстояниях от твердой поверхности, соответствующих условию ги у/ >0, С1 = 5,5 и Сг = 2,5. Вблизи твердой стенки пульсационные скорости практически отсутствуют и, следовательно, нет сил трения, обусловленных турбулентным обменом. Кроме того, в пределах тонкого пристенного слоя скорости движения жидкости оказываются малыми (на самой стенке скорость вязкой жидкости считается равной нулю), что соответствует малым значениям критерия Рейнольдса и ламинарному режиму течения. В таком тонком ламинарном слое имеет место линейный профиль ско-рОСТИ Ш = Ост у/ х, а толщина ламинарного пристенного слоя соответствует условию < 5. [c.13]

Рассмотрим теперь с этой же точки зрения непрерывный поток в трубе постоянного сечения при турбулентном режиме течения. Профиль скорости турбулентного потока в трубе не может быть записан в форме единого соотношения. Известно лишь, что для основного турбулентного ядра потока можно получить (здесь приводится без вывода) логарифмическое распределение осредненной скорости в зависимости от расстояния у от твердой стенки [c.134]

В результате образования капель жидкости и конденсации на них пара возрастает диффузионный поток пара от турбулентного ядра к поверхности конденсации. При турбулентном движении газа образующиеся капли не проникают из пограничного слоя в турбулентное ядро, а осаждаются в результате термофореза, диффузиофореза и стефановского течения на поверхности трубы. При турбулентном потоке, где Re>10000 (случай, представляющий наибольший практический интерес) толщина пограничного слоя очень мала [c.156]

В переходной области (2000профиль скоростей становится более плоским и отношение / max увеличивается (см. рис. П-11). При более высоких числах Рейнольдса течение становится турбулентным и профиль скоростей в трубах с гладкими стенками характеризуется наличием ламинарного пограничного слоя, турбулентного ядра и буферного слоя между ними. Для турбулентного течения в трубах с шероховатыми стенками, местная скорость в турбулентном ядре будет равна [c.142]

При достаточно высоких скоростях сдвига в такой системе возникает явление эластической турбулентности при течении, заключающееся в том, что группа молекул, образуя нечто подобное единому кластеру, начинает вращаться и деформироваться как единое целое (рис. 9). Конны макромолекул или петли, выступающие из этой единой группы, образуют вокруг кластера бахрому. Если небольшая группа макромолекул образует переплетения с такой бахромой, причем в движении будут участвовать одновременно два или более кластеров, то резко возрастает усилие, растягивающее группу макромолекул, как это показано на рис. 9 в областях А и Б. Именно этот пучок макромолекул, растянутых вращением соседних кластеров, образует ядро, способное сформировать фибриллярный кристалл. Предлагаемый [c.137]

При турбулентном течении имеют место ламинарный, пограничный слой, у стенки трубы и ядро течения. Всякий трубопровод имеет определенную шероховатость стенок, которая обычно характеризуется средней величиной выступов шероховатости. [c.48]

III фаза. Кривые потерь напора для бумажной массы по форме аналогичны кривой для воды при турбулентном режиме движения, но располагаются ниже ее. В турбулентном потоке существуют пограничный слой и ядро течения. В пограничном слое возникают вихри, перемещающиеся в ядро течения. При равных скоростях движения неоднородных жидкостей в трубах более концентрированные суспензии оказывают большие сопротивления развитию вихрей. Поэтому степень турбулентности, а следовательно, и величина потерь напора будут тем меньше, чем выше концентрация суспензии. [c.61]

При испарении жидкости с поверхности (если 1 уТ) капли, образующиеся, в пограничном слое, под действием сил термофореза, диффузиофореза и стефановского течения будут двигаться от поверхности конденсации и увлекаться в турбулентное ядро потока. В зависимости от величины 5 в турбулентном ядре, эти капли будут испаряться и, следовательно, уменьшится скорость процесса конденсации, либо расти и в результате будет увеличиваться скорость процесса конденсации. [c.157]

Фиг. 7.5. Увеличение коэффициента трения (fs/fo)> числа Нус-сельта для теплообмена потока со стенкой (Nu,турбулентной вязкости газа в ядре течения (е /е0) для взвеси частиц цинка размером 0—40 мкм, движущейся в трубе диаметром

Фиг. 7.5. <a href="/info/65006">Увеличение коэффициента</a> трения (fs/fo)> числа Нус-сельта для теплообмена потока со стенкой (Nu,<t/Nu0) и <a href="/info/30090">турбулентной вязкости</a> газа в <a href="/info/1118564">ядре течения</a> (е /е0) для <a href="/info/135734">взвеси частиц</a> цинка размером 0—40 мкм, движущейся в трубе диаметром

При турбулентном ядре иртока для жидкостей, отличающихся большими числами Прандтля, наибольшее тепловое сопротивление имеет очень тонкий пристенный слой, течение в котором преимущественно ламинарного характера. Его толщина б существенно зависит от касательного напряжения у стенки т, которое представляет собой важный параметр, характеризующий режим течения и теплоотдачу. [c.8]

Теоретический анализ движения вязкой жидкости с помощью уравнений Навье-Стокса проводят отдельно для ядра потока и для пограничного слоя. При этом в турбулентном режиме течения при достаточно больших значениях числа Рейнольдса (Re = wdp/ii) в ядре потока можно пренебречь последними слагаемыми правых частей уравнения Навье - Стокса, характеризующих силы внутреннего трения (ввиду их малости по сравнению с другими слагаемыми), и рассматривать, таким образом, жидкость как идеальную, т. е. лишенную вязкости (ц) и несжимаемую (р = onst). Анализ уравнений движения идеальной жидкости значительно проще. [c.58]

Типичный профиль скоростей в круглой трубе показан на рис.2.14 для ламинарного режима — по уравнению (2.19), для турбулентного режима — по уравнениям (2.26) там же штриховой линией обозначен уровень средней скорости w. Из сравнения распределений скоростей при разных режимах течения видно, что пристеночный градиент скоростей (в пределах ламинарного пограничного слоя) в случае турбулентного режима значительно выше, нежели для ламинарного, а сам профиль в турбулентном ядре существенно выровнен (говорят заполнен). Средняя скорость в кру1 лой трубе при турбулентном режиме обычно колеблется в пределах от 0,7 до 0,85 от максимальной (эта цифра, отражающая степень выравнивания скоростей в ядре потока, возрастает с повышением Re) при переходе к верхнему автомодельному режиму (Re > 2-10 ) естественно w/wy ax ->1. [c.159]

На рис.2 показано влияние интенсиЕности отсоса на коэффициент турбулентной вязкости, характеризующий структуру потока. В ядре течения эффект отсасывания снижает степень турбулентности и при больших интенсивностях отсоса приводит к вырождению турбулентных составляющих вязкости и касательного напряления. Полученный результат качественно согласуется с данными измерений пульсационных характе ястик течения с отсосом [б]. [c.263]

Пульсирующие объемчики имеют значительно большую массу по сравнению с массой молекул вещества, а также значительно больший путь пробега турбулентных пульсаций по сравнению с длиной свободного пробега молекул при их тепловом движении. Поэтому величины турбулентной вязкости и, соответственно, величины касательных напряжений обычно на несколько порядков превышают аналогичные (так называемые молекулярные) величины при ламинарном течении потока. Вследствие этого в турбулентном ядре потока эффектами обычной (молекулярной) вязкости, как правило, можно пренебречь. Аналогичная форма кинетических уравнений трения (1.13) и (1.36) обусловливает совпадение внешнего вида уравнений движения турбулентного потока вязкой жидкости с видом уравнений Навье - Стокса (1.29), полученных для ламинарных потоков вязких жидкостей. Для турбулентных потоков в уравнениях (1.29) или (1.30) вместо обычной молекулярной кинематической вязкости (у) следует использовать вязкость турбулентную а в качестве компонент скоростей потока - его усредненные по времени значения компонент скоростей и> ), и>у) и и> ). [c.55]

В главе 1 указывалось на существование около неподвижной поверхности относительно тонкого слоя, в котором продольная скорость вязкой среды быстро уменьшается от нулевого значения на самой поверхности до значения скорости в основном потоке. Согласно наиболее распространенной гипотезе, существуют два таких слоя, причем в ближнем к стенке слое течение среды имеет ламинарный характер. Между ламинарным слоем и турбулентным ядром потока находится промежуточный слой, в котором силы молекулярного и турбулентного трения имеют сопостави- [c.355]

Возьмем, например, случай турбулентного течения разреженной суспензии в трубе радиуса К тогда отношение К Ьр равно отношению числа взаимодействий (или столкновений) отдельной частицы с турбулентными пульсациями газа к числу столкновений этой частицы со стенками трубы. При К = 2,5 дюйма, скорости течения 100 фут/с в ядре течения и при Ьр = 0,6 дюйма отношение К1Ьр равно примерно 4 (сравним с отношением К Ьр яг 7 -10 для молекул в воздухе при стандартных температуре и давлении). [c.190]

Вне этого тонкого слоя образуется ядро течения или столбчатое перемещение жидкости с постоянной повсюду скоростью Ох —Хт З созт (рис. 15, линии 4 и 7). По притупленному профилю скоро-сти и повышенному вязкому сопротивлению, зависящему как от вязкости, так и от плотности жидкости, ламинарные, продольно колеблющиеся потоки вязкой жидкости несколько схожи со стационарными турбулентными потоками. Однако лишь этим и ограничивается сходство между ними. Дело в том, что ламинарные потоки, так же как и турбулентные, могут обладать весьма разнообразными свойствами, причем сопротивление ламинарному движению жидкости может быть и непропорциональным скорости потока или его частоте. [c.65]

Рассмотрим поток газа, в котором происходит конденсация примесей. В зависимости от относительной скорости передачи затвердеваюш,ей примеси к поверхности местная концентрация примесей может быть как-выше, так и ниже концентрации насыщения. Для данной системы степень насыщения определяется главным образом безразмерным комплексом s, который зависит от физических свойств системы, но не зависит от действительной скорости процессов передачи и геометрии поверхности. Если >1, то перенасыщение наступает во всех случаях независимо от остальных условий. Если е < 1, то предельные условия для возникновения перенасыщения зависят от разности температур и формы равновесных кривых упругость паров — температура. Это было подтверждено экспериментально [9, 10]. На фиг. 7 и 8 схематически показано изменение концентрации по сечению теплообменника в зависимости от температуры для ламинарного и турбулентного режимов течения. Для ламинарного режима отношение местного градиента концентрации к местному градиенту температуры должно быть постоянным по сечению потока, причем = S /Pr, хотя имеется мало экспериментальных данных, подтверждающих это. Прямая линия на фиг. 7 соответствует связи температуры на поверхности с температурой ядра потока ТНаклон линии ОР пропорционален z и влияет на степень насыщения. Ввиду кривизны линии насыщения С степень перенасыщения увеличивается по мере увеличения или А t. Перенасыщение возникает на поверхности и распространяется затем в центральную часть потока. [c.115]

Основным фактором, вызывающим увеличение ширины хроматографической зоны в незаполненной капиллярной колонке и положенным в основу изложенного выше теоретического анализа, является динамическая диффузия, обусловленная наличием параболического профиля скорости при ламинарном течении газа в трубке. Известно [1], что увеличение скорости потока до такого уровня, когда значение критерия Рейнольдса (2-1) превышает 2300, приводит к резкому изменению характера течения, связанному с переходом к турбулентному режиму. Такой режим х аракте-ризуется значительно более равномерным распределением локальных скоростей по сечению канала. При этом лишь у самой стенки в узкой зоне толщиной б = 0,1 0,01 г имеет место быстрое падение скорости до пулевого значения (при г = Гд), остальная же часть потока, находящаяся в средней части канала (от О до 0,9 Го),— турбулентное ядро — движется с очень близкими значениями скоростей. [c.40]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология