Основные понятия пограничного слоя

Основные понятия пограничного слоя [c.276]

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОГРАНИЧНОГО слоя [c.277]

Пограничный слой. Пограничным слоем называют область потока, где на движение среды оказывает заметное влияние присутствие твердой границы. Понятие пограничного слоя было предложено Прандтлем и оказалось весьма удобным при решении задач гидродинамики. Это связано с тем, что в основной массе потока (вдали от стенки) его движение удовлетворительно описывается законами движения идеальной (лишенной вязкости) среды. Существенное влияние вязкости сказывается только в пределах пограничного слоя, но поскольку последний сравнительно тонок, уравнения (2.2) и (2.3) для него можно упростить и сделать их разрешимыми во многих практически важных случаях. [c.65]

Существуют в основном два понятия теории движения жидкостей, которые важны для понимания явлений теплообмена, а именно понятие пограничного слоя и понятие [c.158]

Понятие пограничного слоя, рассмотренное в 5.1, применяется также при изучении процессов массообмена. Перенос массы какого-либо компонента смеси осуществляется под действием градиента концентрации этого компонента. В том случае, когда поперечная составляющая градиента концентрации много больше продольной составляющей (иначе, когда продольным переносом массы в продольном направлении можно пренебречь), область процесса переноса вещества называют диффузионным пограничным слоем. Обычно эта область наблюдается вблизи поверхности раздела фаз (случаи испарения, конденсации и др.). О диффузионном пограничном слое говорят также при рассмотрении процессов искусственно организованного вдува—отсоса инородного газа через пористую поверхность, омываемую потоком основного газа. Изучение процесса массообмена при вдувании или отсосе газа имеет самостоятельный интерес, так как таким образом можно, например, защитить поверхность тела от высокотемпературной внешней среды. При вдувании газа растет толщина пограничного слоя и уменьшается коэффициент теплоотдачи. При его отсосе наблюдается обратная картина. В то же время закономерности тепломассообмена, полученные для процессов вдува—отсоса, можно использовать для анализа [c.385]

Понятие пограничного слоя и описывающие его фундаментальные уравнения были введены Прандтлем (1904 г.). Теоретически во внешнем потоке возмущения полей скоростей, температур, концентраций распространяются на сколь угодно большое расстояние от обтекаемого потоком тела. Однако, как уже было сказано, с большой степенью точности основная часть этих возмущений концентрируется в пристенном слое толщиной б Ь, где L — характерный линейный размер тела. Поэтому в теории рассматриваются как точные модели пограничного слоя, асимптотически затухающего на бесконечности, так и приближенные модели пограничного слоя конечной толщины б, вне которого основное течение считается невозмущенным. [c.100]

На границе двух различных фаз гидродинамическая обстановка обычно очень сложная. Основным понятием в учении о потоках является открытый Прандтлем очень тонкий пограничный слой (расположенный у границы текущей среды), для которого характерен гораздо больший градиент скорости, т. е. более быстрое ее изменение [6]. Независимо от Прандтля Нернст установил подобное же изменение концентрации у границы фаз 17]. Это явление также оказалось общим (как и открытые независимо друг от друга законы для потоков теплоты, массы и импульса). Таким образом, для тонкого слоя вблизи границы фаз характерно резкое изменение концентрации, температуры и скорости. Скорость переноса для любого потока имеет размерность [c.67]

Иногда вместо коэффициента теплоотдачи пользуются понятием эквивалентной толщины ламинарного (пограничного) слоя. Допустим, что мы заменили турбулентную зону дополнительным ламинарным слоем, дающим такой же перепад темцературы, т. е. в турбулентной зоне предполагается идеальное перемешивание и постоянная температура. В такой заменяющей системе будет только ламинарный слой (основной и дополнительный), и будет иметь место передача тепла за счет чистой теплопроводности, которая определится известным уравнением [c.317]

Основным понятием гидродинамики внешнего обтекания является пограничный слой — тонкая зона потока в непосредственной близости от стенки, где происходит практически все изменение продольной скорости потока от нулевого значения на самой поверхности (основной постулат гидродинамики вязкой жидкости) до скорости щ внешнего потока теплоносителя. Толщина пограничного слоя много меньше продольного размера тела, поэтому в пределах такого тонкого слоя, во- [c.238]

Для расчета количества диффундирующего вещества из турбулентного потока к твердой поверхности в теории турбулентности введено понятие ламинарного подслоя, в котором перенос вещества предполагается только молекулярной диффузией. В прилегающем к ламинарному подслою турбулентном пограничном слое предполагается, что молекулярная диффузия не играет роли и перенос вещества происходит только вследствие турбулентных пульсаций. В основной части турбулентного потока вследствие интенсивного перемешивания предполагается, что концентрации выравнены. [c.60]

Таким образом, понятия гидродинамического и диффузионного пограничных слоев оказываются чисто кинетическими. Верхняя граница слоев условна, и их толщина весьма мала по сравнению с размерами обтекаемых поверхностей и возрастает от точки набегания потока по закону квадратичной параболы в направлении скорости основного потока. Толщины гидродинамического и диффузионного пограничных слоев для газов и паров приблизительно совпадают, тогда как для капельных жид- [c.34]

Возможность применения толщины вытеснения величины, допускающей точное количественное определение в качестве меры толщины пограничного слоя, несомненно представляет большой интерес. Однако основное значение этой величины для теории пограничного слоя связано с той ролью, которую она играет в задаче об обратном влиянии пограничного слоя на внешний поток. Задача эта в конечном счете сводится к нахождению реального распределения давления по поверхности обтекаемого тела. Для этой цели можно применить простой прием, основанный на понятии толщины вытеснения. [c.121]

Ламинарный пограничный слой и ламинарный подслой турбулентного пограничного слоя представляют основное термическое сопротивление передачи тепла от поверхности тела к жидкости, так как в области турбулентного движения передача тепла идет почти беспрепятственно вследствие интенсивного перемешивания жидкости. Таким образом, понятие коэффициента теплоотдачи связано с сопротивлением пограничного слоя для ламинарного слоя эта связь обратно пропорциональна [c.421]

При решении задач о сопротивлении и о тепло- и массооб-мене твердой поверхности с потоками реальных жидкостей используется понятие пограничного слоя —тонкой пристеночной зоны, в пределах которой скорость жидкости изменяется от нулевого значения до величины, практически равной скорости основного потока. Положение внешней границы пограничного слоя условно, а его толщина для условий технологической аппаратуры обычно имеет порядок 10- —10 м. Малая толщина пограничного слоя обусловливает весьма большие значения поперечных градиентов скорости, что даже при малых коэффициентах вязкого трения жидкости приводит к значительным величинам сил трения потока о твердую поверхность и меж-слоевого трения в пределах пограничного слоя. Следовательно, в пределах тонкого пограничного слоя силы вязкого трения становятся сравнимыми или даже превышающими инерционные силы в уравнении движения (1.1). [c.8]

Описание движения жидкости в пограничном слое является более простой задачей по сравнению с точным решением основных уравнений движения вязкой и теплопроводящей жидкости. Уже из этого становится ясной целесообразность введения понятия пограничного слоя В пограничном слое скорость жидкости быстро убывает по мере приближения к неподвижной твердой стенке становясь равной нулю на стенке. Вследствие этого градиенты скорости, а следовательно, и силы вязкости достигают в пограничном слое больших значений, имение они и обусловливают быстрое торможение жидкостк вблизи твердых стенок. Соответственно этому гидродинамическое сопротивление полностью определяется процессами, происходящими в пограничном слое. [c.18]

Этот пример был выбран не только для иллюстрации уравнения (22), но также и для пояснения такого важного понятия, как самопоглощение. В численном примере ядро газа между tf l и I—/д =9 в основном непрозрачно. В этом случае плотность потока падающего излучения q на внешней стороне пограничного слоя равна полной величине В -=С Т, а плотность потока эф< )ек-тивного излучения на стенке 7% составляет (0,5) = =0,0625 от излучения газа. Однако плотность потока результирующего излучения на стенке составляет лишь 0,4945 от разности С Т —С Тш, а не 1—0,0625. В пограничном слое плотность потока падающего излучения на стенке уменьигается в результате поглощения, которое превосходит испускание. При фиксированном отношении будем увеличивать i = л дL от нуля до бесконечности. При Sд /L=0 степень чер ноты канала возрастает как 1—2 з( /.), т. е, сначала линейно, как 2 (среднегеометрическая длина пути луча равна 2), а затем более медленно, достигая максимального значения 1. При бдг,//- 0 из уравнения (23в) находим, что степень черноты капала возрастает сначала линейно, как (2—Ь[ц1Ь)(1, затем более медлсиио до достижения максимального значения и далее при стремлении оо снова приближается к нулю, как 2/[3 (бд /L)i ]. Качественно такой же эффект наблюдается в сажистых пламенах горящей нефти и в камерах сгорания это означает, что с увеличением размера пламеии сначала возрастает радиационный поток [c.504]

В турбулентном пограничном слое, в отличие от ламинарного, не существует распределения истинных скоростей, Турбулентный пограничный слой описывается понятием распределения скоростей, осреднеиных во времени [31]. Турбулентность распространяется из пограничного слоя в область основного потока и тем способствует созданию более толстого пограничного слоя. Благодаря этому увеличивается осредненная скорость в зонах, примыкающих к твердой поверхности, уменьшается дефицит скорости и создяртгя более хполкый профиль скоростей. [c.46]

Нужно, однако, подчеркнуть, что понятие толш.ины пограничного слоя является условным. Переход от вязкого течения в пограничном слое к невязкому течению в основном потоке происходит плавно и постепенно. Толщина Оо представляет толщину той области, в которой происходит основное изменение скорости от нуля до (Уо Из (3,15) следует также, что производная [c.26]

Основным понятием внешней гидродинамики вязкой жидкости является пограничный слой — тонкая зона потока в непосредственной близости от стенки (рис. 4.6), где происходят практически все изменения продольной скорости от нулевого значения на поверхности и до скорости невозмущенного набегающего потока Мо. Толщина пограничного слоя много меньше продольного размера тела вдоль оси X, поэтому в уравнениях системы (4.23), если их записать для течения жидкости в пределах пограничного слоя, можно сделать некоторые упрощения. Во-первых, в тонком вязком слое силы разности внешнего статического давления не должны играть заметной роли по сравнению с силами вязкости и инерции, поэтому можно опустить слагаемое с дР1дх. Во-вторых, изменения скорости и температуры в поперечном направлении в пределах тонкого пограничного слоя должны быть значительно большими по сравнению с производными по направлению течения, т. е. [c.60]

Введение. Понятие о тонком вязком слое вблизи тела, около которого течет жидкость, было введено Прандтлем ). Согласно Прандтлю, внутри узкой области, называемой дограничным слоем, скорость жидкости относительно поверхности возрастает от нуля на самой поверхности до некоторого максимального значения. В настоящее время такая концепция общепринята и является одним из основных постулатов динамики жидкости. Она проверена путем тщательных измерений распределения скорости поперек пограничного слоя. Косвенным подтверждением этой концепции служит также отличное совпадение экспериментальных данных с результатами, полученными путем решения уравнений пограничного слоя. Последние представляют собой систему дифференциальных уравнений движения жидкости, полученную из более общих уравнений движения, в которых на основании предположений теории пограничного слоя отброшены некоторые члены. [c.22]