Основы теории турбулентного течения

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ [c.77]

Основы теории турбулентного течения 79 [c.79]

Основы теории турбулентного течения 81 [c.81]

Основы теории турбулентного течения 83 [c.83]

Универсальный профиль скорости — один из немногих выводов, полученных в теории турбулентного течения вблизи стенки. Этот профиль широко используется в тех случаях, когда экспериментальные наблюдения невозможны. Таким образом, универсальный профиль служит основой полуэмпирической теории турбулентного течения, которая применяется к гидродинамике турбулентных пограничных слоев, к массопереносу в турбулентных пограничных слоях, а также во входной области в случае полностью развитого течения в трубе. [c.325]

Турбулентный режим в условиях автоколебаний. Уравнение мощности. Как следует из экспериментальных данных, число и ширина прорезей на роторе и статоре не оказывают влияния на энергозатраты в РПА при работе в автоколебательном режиме. Основные энергозатраты происходят в кольцевом пространстве между цилиндрами ротора и статора. Поэтому в основу расчета энергозатрат при работе РПА в автоколебательном режиме может быть положена теория турбулентного течения в кольцевом зазоре между коаксиальными цилиндрами при вращении внутреннего цилиндра [101]. [c.114]

Свободное отекание имеет место при Тгр О. Основы теории таких течений созданы Нуссельтом (ламинарная пленка с невозмущенной свободной границей, 1916 г.), Кольборном (турбулентная пленка, 1934 г.), П. Л. Капицей (ламинарно-волновая пленка, 1948 г.). [c.176]

В большинстве случаев для практических расчетов, связанных с турбулентным течением жидкостей в трубах, пользуются чисто экспериментальными данными, систематизированными на основе гидродинамической теории подобия. [c.97]

Делается попытка определить характерные особенности турбулентного течения двухфазной взвеси и турбулентные корреляции между каждой из двух" фаз. Этот подход применим к системам с мелкими частицами. В этом случае можно надеяться на успешную разработку моделей переноса импульса на основе теории диффузии. ч [c.175]

Не следует упускать из виду, что принцип ламинарного горения, осуществляемый в горелках атмосферного типа, получил распространение только в коммунально-бытовой и лабораторной практике. В промышленности сжигание газовоздушных смесей осуществляется, как правило, в турбулентном потоке. Этот процесс называют обычно турбулентным горением. Следует, однако, учитывать, что не только турбулентное горение в целом, но и отдельные процессы, составляющие это сложное явление, недостаточно еще изучены. Не изучен характер движения отдельных объемов газа в турбулентном потоке, неизвестна количественная связь между размерами этих объемов, скоростями их. движения и временем их существования. Состояние теории турбулентности потока не позволяет разработать на ее основе инженерные методы расчета. В противоположность этому результаты экспериментальных наблюдений, дающие правильное представление о физической картине явления, используются широко и без них не обходится в настоящее время ни одно практическое мероприятие, связанное с турбулентными течениями. [c.29]

Организация процесса горения с раздельной подачей горючего и окислителя весьма характерна для топочной практики. Простейшим типом такого процесса является элементарный диффузионный факел, теории которого посвящен ряд работ, заложивших основы аэродинамической теории факела [1, 2, 3, 4]. Центральным положением этой теории является предположение об общности механизма переноса в турбулентных струях и горящем факеле. Это позволяет использовать весь математический аппарат расчета турбулентных течений при решении задачи о горении диффузионного факела. При этом местоположение фронта пламени определяется из того условия, что потоки реагентов, подходящие к фронту пламени, находятся в стехиометрическом соотношении. [c.123]

В отличие от этого, ни одна из зависимостей, относящихся к турбулентному течению, не может рассматриваться как точное решение. Процессам переноса в турбулентно движущейся среде посвящена обширная литература. Результаты огромного множества исследований содержат очень ценные сведения, включая многочисленные количественные зависимости, которые с большим успехом применяются при решении самых разнообразных задач. Однако вся эта очень богатая и бесспорно полезная информация находится на таком уровне, что пока ее невозможно переработать в сколько-нибудь законченную рациональную теорию (т. е. в систему знаний, имеющих в своей основе определенную физическую модель и представляющих собой логически необходимые следствия собственных свойств этой модели). Не подлежит сомнению, что в любой приемлемой (приведенной в соответствие с современными представлениями) модели процессов переноса в турбулентно движущейся жидкости механизм этих процессов должен быть сведен к действию тех первичных явлений, которыми обусловлено глубокое свое- [c.65]

Теперь, отказываясь от ограничения Рг=1, мы должны исходить из более полной картины течения. Ранее при рассмотрении турбулентного течения в трубе ( 10) уже была введена двухслойная модель течения, причем отмечалось, что из-за чрезмерной схематизации она в определенных отношениях внутренне противоречива и не может служить основой для точной количественной теории теплообмена. Тем не менее и здесь, при обсуждении более сложного вопроса о характере связи между теплообменом и гидродинамическим сопротивлением, временно сохраним эту модель, так как цель, которую мы ставим сейчас перед собой, заключается не столько в полу- [c.225]

Итак, логарифмический закон является высоко. эффективным и гибким средством определения кинематической картины осредненного движения, и, следовательно, можно думать, что в нем отражаются какие-то существенные свойства турбулентного течения. Естественно поставить перед собой вопрос о тех физических представлениях, которые лежат в основе вывода этого закона. Если под этим углом зрения продумать ход рассуждений, которые привели нас к логарифмическому распределению скорости, то, несомненно, особое место займет уравнение (4.24). Это уравнение выражает гипотезу Прандтля о пропорциональности длины пути смешения расстоянию от поверхности — гипотезу, имеющую для всей теории фундаментальное значение, так как ею устанавливается вполне конкретный принцип определения пути смешения и тем самым создается реальная предпосылка для решения задачи. Возникает впечатление, что логарифмический профиль существенным образом связан с гипотезой Прандтля. В действительности, однако, положение сложнее оказывается, что логарифмический профиль может быть получен на основе совершенно других представлений, не имеющих никаких точек соприкосновения с этой гипотезой. [c.283]

Исследование формирования облака частиц в турбулентном пограничном слое, возникающем за лидирующей УВ, было продолжено в работе [10]. Концентрация пыли, изменяющаяся за время наблюдений на несколько порядков, определялась по ослаблению излучения гелий-неонового лазера. Пыль помещалась в кювету длиной 300 мм (к сожалению, глубина ее не сообщается). Верхняя поверхность слоя сглаживалась заподлицо с нижней стенкой ударной трубы. Измерения концентрации частиц проводились в сечении на расстоянии 280 мм от передней кромки кюветы на различных высотах от дна ударной трубы. Профили концентрации были аппроксимированы экспоненциальными функциями, зависящими от времени для чисел Маха инициирующей УВ М = 1.1, 1.18 и 1.29. Аналогичные профили получаются в теории пневматического переноса в турбулентном течении двухфазной смеси в трубе. Эта теория основана на гипотезе пути смешения Прандтля. Для теоретического анализа турбулентного смешения слоя пыли с газом в данной работе использована математическая модель [11], описывающая процесс поднятия пыли на основе уравнения турбулентной диффузии. Исходными параметрами служили коэффициент диффузии в направлении, перпендикулярном оси ударной трубы, ку = ку (i), а [c.188]

Особо надо отметить разработанный им способ решения задач конвективного теплообмена при обтекании тел ламинарным и турбулентным потоком жидкости (обычно вариационные методы применяются при решении задач теплопроводности). Важно это не только потому,что вариационный метод применяется к решению задачи конвективного теплообмена, но, главным образом, потому, что задача конвективного теплообмена решается как сопряженная задача. Обычно задачи конвективного теплообмена решаются на основе так называемого закона конвективного теплообмена Ньютона, когда на границе твердое тело — жидкость принимаются граничные условия третьего рода. Физически правильно поставленная задача конвективного теплообмена должна решаться с учетом взаимного влияния температурных полей жидкости и твердого тела (сопряженные задачи). В вариационном методе М. Био эта взаимосвязь теплопереноса в жидкости и в твердом теле осуществляется при помощи функции влияния. Таким образом, метод М. Био дает правильную постановку и решение задачи конвективного теплообмена, отвечающих современным представлениям физического механизма тепло- и массообмена. Кроме того, второй способ решения задач конвективного теплообмена на основе унифицированных уравнений позволяет решать задачи теплообмена при фильтрации жидкости через пористые среды при ламинарном и турбулентном течении двухфазной системы жидкость — твердые частицы , так как уравнения Лагранжа применимы не только для теплопроводности, но и для конвекции. Этот важный фундаментальный результат, полученный автором, будет иметь большое значение в дальнейшем развитии теории конвективного теплообмена. [c.6]

Курс состоит из двух частей. Первая часть включала три главы 1.Основы, 2.Хаос в динамических системах, 3.Полуэмпирические модели. Первая глава содержала базовые сведения об уравнениях движения идеальной и реальной жидкости и краткий обзор методов и некоторых результатов исследования устойчивости гидродинамических систем. Во второй главе обсуждались методы и подходы теории динамических систем, позволившей значительно углубить понимание процессов перехода от детерминированного поведения к хаотическому. Третья глава кратко знакомила с подходом Рейнольдса к описанию средних полей в развитых турбулентных течениях и вытекающими из него полуэмпирическими моделями турбулентности. [c.4]

В данной монографии предпринята попытка дать целостное представление о различных аспектах процесса возникновения турбулентности в сдвиговых течениях. В первых двух главах даются современные основы теории устойчивости квазипараллельных течений и проводится сопоставление экспериментальных и теоретических данных, гл. 3 и 4 посвящены описанию восприимчивости и поздних стадий перехода соответственно, гл. 5 и 6 — применению развитых подходов к переходу при повышенной степени турбулентности набегающего потока и отрывным течениям, а гл. 7 — способам управления процесса перехода от ламинарного течения к турбулентному состоянию. Предметом обсуждения являются течения несжимаемой жидкости, главным образом переход к турбулентности в пограничных слоях и каналах, которые в настоящее время исследованы сравнительно подробно. [c.14]

Применение этой формулы при расчете турбулентного течения в пограничном слое во многих случаях дает хорошее согласование между теорией и экспериментом. Если взять за основу ньютоновское представление [c.19]

Достаточно точные для практических расчетов уравнения можно получить на основе полуэмпириче-екой теории турбулентного переноса с применением универсального профиля скоростей (уравнения (2.2.6.7) и (2.2.6.8)). Динамическая скорость при пленочном течении равна [c.86]

Предположение о существовании конечных пределов величин < > и (N при Яе -> оо хорошо подтверждается экспериментально. Его качественное обоснование обычно опирается на теорию гидродинамической устойчивости, а именно считается, что при уменьшении вязкости из-за неустойчивости течения образуются более мелкомасштабные движения. Этот процесс автоматически приводит к такому увеличению неосредненных градиентов скорости и концентрации, которое в среднем компенсирует уменьшение вязкости. Указанные соображения положены в основу теории локально однородной и изотропной турбулентности Колмогорова [1941], Обухова [1941, 1949], подробное изложение которой содержится в книге Монина и Яглома [1967]. Согласно этой теории пространственный масштаб наиболее мелкомасштабных движений, так называемый колмогоровский или внутренний масштаб турбулентности г] равен [c.18]

Дифференциальное уравнение массоотдачи (конвективной диффузии). В основу рассмотрения явления конвективной диффузии положена теория диффузионного граничного слоя. Согласно этой теории (рис. 11.11), распределяемое вещество переносится из ядра потока жидкости к границе раздела фаз непосредственно потоками жидкости и молекулярной диффузией. В рассматриваемой системе поток можно считать состоящим из двух частей ядра и граничного диффузионного слоя. В ядре перенос вещества осуществляется преимущественно токами жидкости и в условиях достаточной турбулентности течения концентрация распределяемого вещества в данном сечении в условиях стационарного режима сохраняется постоянной. По мере приближения к граничному диффузионному слою турбулентность и, следовательно, турбулентный перенос затухают, с приближением к границе начинает превалировать перенос за счет молекулярной диффузии. Соответственно этому появля- [c.246]

Книга X. Бояджиева и В. Бешкова, посвященная массопере-носу в движущихся пленках жидкости, отражает современное состояние этой быстро развивающейся области физико-химической гидромеханики и является весьма удачным введением в круг вопросов, относящихся к данной проблеме. Отобранный для нее материал ясно отражает глубокую взаимосвязь между гидродинамикой и кинетикой тепло- и массопереноса в пленках, существенно зависящей от режимов течения, а в ряде случаев, например при нелинейном массопереносе, в большой степени и определяющей эти режимы. В соответствии с этим строится и последовательность изложения. Вначале излагаются теоретические и экспериментальные данные о ламинарном, волновом и турбулентном течениях стекающих пленок и влиянии на них поверхностных явлений, таких, как движение окружающего газа, капиллярные волны и эффекты, связанные с наличием поверхностно-активных веществ. Далее на этой основе рассматривается кинетика массопереноса для всех указанных гидродинамических ситуаций. Здесь следует отметить большой личный вклад авторов в развитие теории массопереноса в пленках, особенно в решение задач нелинейного переноса, учитывающих взаимное влияние гидродинамики, процессов диффузии и химических превращений. [c.5]

Этот метод приводит к единственному виду последовательно уточняемых систем гидродинамических уравнений, когда известны по порядку величины характерные масштабы времен релаксационных процессов. Если же известны вероятности и сечения элементарных процессов для всех каналов релаксации, то могут быть вычислены и диссипативные коэффициенты. Знание диссипативных коэффициентов необходимо, например, при расчетах течений в химических лазерах, где активная среда создается за счет перемешивания вязких струй [47]. Они необходимы также при расчете потерь усиления в обычных ГДЛ, связанных с возникновением ламинарных или турбулентных следов за сопловыми решетками. Б общем случае уравнения релаксационной гидродинамики, полученные на основе кинетической теории газов, являются сложными для исследования. Исключением является класс движений газа, подчиняющийся теории многотемпературной релаксации, которая описывает практически важный случай течения многоатомных лазерных смесей на основе СОа [51]. В этом случае информация о микроструктуре течения, т. е. о распределении частиц по различным квантовым уровням, коэффициенте усиления и т. д., получается сравнительно легко, поскольку состояние релаксирую-щей среды полностью определено конечным числом макроскопических параметров (например, р, V, Т, Тг, где Т — температуры различных мод колебаний). Именно на основе теории многотемпературной релаксации получены те результаты, о которых говорится в этом докладе. [c.124]

В дополнение к данным об аэродинамике факела с повы-шеЯным уровнем пульсаций приведем результаты исследования энергетических и макрокинетических характеристик. Не обсуждая деталей расчета тепловых потоков, удельного тепловыделения и других характеристик, укажем на целесообразность проведения его в рамках приближенной квазиодномерной (вдоль линий тока) схемы принципиально двумерного (плоского или осесимметричного) течения. Такой расчет сводится к определению (на основе данных о динамическом и тепловом полях) конвективного и кондуктивных потоков тепла при заимствовании эффективных значений теплопроводности из полуэмпирических теорий турбулентности. В результате может быть получена подробная информация о тепловой структуре факела. Последнее позволяет рассчитать изменение вдоль линий тока удельного тепловыделения, определить эффективные значения суммарных кинетических констант горения, сопоставить между собой кинетические характеристики ламинарного и турбулентного факелов, а также данные, соответствующие различным условиям проведения эксперимента (в частности при наложении пульсаций и без них). [c.200]

Теория теплообмена при турбулентном течении жидкости в тех же условиях пока не создана (если не считать отдельных попыток). В этом вопросе трудно рассчитывать на успех, не прибегая к опыту, а необходимые опытные данные практически отсутствуют. Пока еще чрезвычайно беден опытный материал по теплообмену в плазме. Поэтому статья Г. В. Эммонса по существу содержит лишь постановку вопроса об исследовании теплообмена в плазме и результаты немногих измерений, а также их истолкование на основе весьма упрощенных моделей потока плазмы. П. А. Шоек рассмотрел процессы переноса анергии в сильноточных электрических дугах и их влияние на подвод энергии к аноду. В результате проведенных исследований энергию, подводимую к аноду, оказалось возможным разделить на отдельные составляющие. Этот вопрос представляет большой интерес с точки зрения создания теории электрической дуги — основного источника получения низкотемпературной плазмы в лабораторных условиях. [c.4]

Течение пленки при наличии касательных напряжений на поверхности. Расчет локального коэффициента теплоотдачи при пленочном испарении может быть произведен на основе теории, разработанной А. Е. Даклером [132, 133, 134], который рассматривал распределение скоростей и температур в испаряющейся пленке с уветом уравнения Р. Дайсслера [127], учитывающего турбулентные пульсации (перенос импульса и тепла) в пристенном пограничном слое. При решении приняты следующие допущения плотность теплового потока через стенку постоянна физические константы не зависят от температуры на свободной поверхности жидкости волны отсутствуют. [c.99]

При турбулентном режиме течения в пленке за жесткой лопастью с фиксированным зазором Д рекомендуется [29] обобщенная аппроксимационная зависимость, полученная на основе полуэмпи-рической теории турбулентности [c.135]

К настоящему времени на основе многочисленных экспериментальных и теоретических исследований в основном сложилась нолу-эмпирическая теория турбулентных струй, опирающаяся на закономерности автомодельных движений несжимаемоей жидкости. Однако ограниченные возможности этой теории не могут в полной мере удовлетворить непрерывно растущую потребность современной техники в решении новых задач, связанных с неавтомодельными течениями, смешением сжимаемых газов, а также со сложными формами струйного взаимодействия с потоками и различного рода препятствиями. Этим и объясняется большой интерес к исследованию сложных турбулентных течений газа, который стал особенно заметен в последнее время. [c.26]

Во многих промышленных процессах, зависящих от массообмена, имеют дело с одним или с несколькими потоками жидкости, движущимися турбулентно. В то же время существующая теория турбулентности совершенно недостаточна для того, чтобы служить фундаментом для разработки практически полезной теории переноса массы на межфазной границе. Трудности описания турбулентности представляют собой главный камень преткновения в создании теоретической основы массопередачи между фазами. Дж. Бэтчелор, известный авторитет в области механики жидкостей и газов, еще в 1957 г. писал, что современная технология нуждается в помощи при описании и анализе турбулентных течений и она не может ждать, пока ученые поймут тайны турбулентности [2]. Вероятно, подобная ситуация сохраняется и сейчас. Вследствие этого существующие корреляции данных, относящихся к скоростям переноса, по необходимости являются в значительной мере эмпирическими. Они оказываются исключительно полезными при проектировании технологического оборудования, хотя требуемые для этого сведения и корреляции очень часто отсутствуют или позволяют лишь приблизительно оценить размеры массообменных аппаратов и режимы их работы. Тем не менее инженер-конструктор должен применять имеющиеся средства в тесных рамках как ограничений по равновесиям, так и экономики. [c.15]

В работе [205] рассмотрено турбулентное течение в плоских соплах гидродинамических лазеров, при этом расчет выполнен на основе параболизироваиных уравнений Навье — Стокса. Турбулентность учитывалась с помощью так называемой (А — е)-модели турбулентности. Некоторые особенности течений в соплах при малых числах Рейнольдса рассмотрены в работе [110], в которой представлены экспериментальные данные по расходу и удельному импульсу, расчетные результаты по теории пограничного слоя и методу узкого канала, а также дано сравнение экспериментальных и расчетных данных. [c.347]

Ре.= URID > 1), в случае движения капель и пузырей (i/ — скорость движения центра тяжести —радиус капли или иузыря показывает [11, 12], что пё-риод проницания равен ио порядку величины Трел 2/ /i/, т. е. времени контакта (по Хигби T = 2RIU). Иными словами, хотя время контакта и мало, но период праницания не больше. Таким образом, основное допущение теории Хигби в этом случае не выполняется. В дальнейшем оказалось, что предположение о нестационарности, лежащее в основе модели Хигби, отражает некоторые стороны гидродинамики течения в вязком подслое развитого турбулентного пограничного слоя. Однако реальная нестационарность имеет совсем иную природу и П0 имеет ничего общего с предположениями Хигби. [c.171]

Наибольщее распространение в литературе получила модель обновления поверхности, предложенная Кишиневским [16, 17] и Данквертсом [18]. В основе этой модели лежит представление о непрерывной замене элементов жидкости (или газа), прилегающих к межфазной поверхности, новыми элементами, поступающими на поверхность вследствие турбулентного перемешивания. В течение промежутков времени, когда элемент пребывает на поверхности, процесс массопередачн описывается, как и в теории Хигби, уравнением нестационарной диффузии в полубесконечной неподвижной" среде. Для характеристики интенсивности обновления вводится понятие среднего временл пребывания элементов жидкости на поверхности Дт. Первоначально такая картина была предложена -для описания массообмена в системах жидкость — газ, однако в дальнейшем ее стали использовать и для описания других систем, в частности систем жидкость — твердая стенка [19]. [c.173]