Феноменологические теории турбулентности

Феноменологические теории турбулентности [c.298]

Рассмотренным феноменологическим теориям турбулентного переноса вещества, основанным на понятии пути смешения , присущи серьезные недостатки с их помощью нельзя описать процесс переноса массы, когда й( х)/( у = О или С)/ у = 0 они не дают представления о взаимосвязи усредненных и пульсационных характеристик переноса понятие пути смешения требует дальнейшего определения. Тем не менее их широкое использование на практике объясняется сравнительной простотой получения на их основе расчетных соотношений [32]. [c.344]

В отсутствие простой теоретической модели перехода в режим динамической рассеивающей моды в нематическом жидком кристалле кажется, что в данный момент трудно найти объяснение экспериментальным результатам Каи и др., которые противоречат интуиции. Однако ситуацию можно в какой-то мере прояснить, если сравнить данную систему с другой гидродинамической системой, для которой существует простая, но удовлетворительная феноменологическая теория перехода в турбулентное состояние, а именно с явлением теплового противотока гелия-И. Нарастание турбулентности, связанной с вихревыми нитями, очень хорошо описывается модифицированным уравнением Винена [8.47, 48 [c.318]

В безграничном пространстве турбулентно движущуюся жидкость можно описывать как жидкость, обладающую некоторой, как говорят, турбулентной вязкостью V, отличной от истинной кинематической вязкости. Такое феноменологическое описание свободной турбулентности (в отсутствии границ) дает хорошие результаты в теории турбулентных струй и в некоторых других случаях. [c.340]

Однако в противоположность ламинарному режиму коэффициент смешения при турбулентном течен1Ш является неизвестной функцией скорости. Следовательно, необходимо уравнение, описывающее турбулентные флуктуации в жидкости. Для этого выдвинуты различные феноменологические теории турбулентности. Перед тем как перейти к рассмотрению этих теорий, следует отметить, что все они далеко не полны и не позволяют объяснить многие явления, сопутствующие турбулентному течению. Тем не менее они полезны для расчета турбулентных течений сдвига (т. е. потоков, в которых существуют градиенты скорости в направлении, перпендикулярном к главному потоку). [c.299]

Такую структуру поля турбулентности при высоких числах Рейнольдса можно описать с помощью стохастического уравнения Ланжевена с соответствующей интерпретацией различных членов [89, 94, 95]. Чангу удалось вывести, используя уравнение Ланжевена и некоторые дополнительные упрощающие предположения, уравнение типа уравнения Фоккера — Планка для функции распределения элементов жидкости в фазовом пространстве. Помимо того, что это уравнение достаточно полно описывает поле турбулентности, оно является статистически замкнутым следовательно, все уравнения для моментов, получаемые из этого уравнения, также замкнуты. Более того, отпадает необходимость отыскивать различные моменты как независимые неизвестные функции, поскольку моменты всех порядков теперь связаны через функцию распределения элементов жидкости. Следовательно, уравнения для моментов в теории Чанга имеют несколько другой смысл по сравнению с таковыми уравнениями в классических статистических теориях или в обычных феноменологических теориях турбулентного переноса. Эти уравнения нужны лишь для того, чтобы облегчить решение уравнения Фоккера — Планка, по аналогии с методами, используемыми для решения уравнения Больцмана в кинетической теории газов [400—403]. [c.284]

Теоретическое исследование процесса конвективного теплообмена требует надежных данных о гидродинамике потока. Не-замкнутость уравнений Рейнолы1са не позволяет получить точное теоретическое рещение задачи при турбулентном режиме движения жидкости. Это обусловило возникновение и разработку двух фундаментальных направлений в теории турбулентного теплообмена первое - полуэмпирические феноменологические теории, развитые в работах Д. Тейлора, Л. Прандтля, Т. Кармана, А. Н. Колмогорова и др. второе - статистическое описание турбулентности, изложенное в работах Л. Келлера, А. Фридмана, И. Бюргерса, М. Миллионщикова, А. Монина, И. Хинце и др. Однако ни один из этих подходов в настоящее время не позволяет достаточно точно решить задачу гидродинамики турбулентного потока жидкости в каналах сложной геометрической формы ПТА, особенно при сложном трехмерном характере течения в каналах сетчато-поточного типа. [c.357]

Для проверки предложенной теории рассчитывалось турбулентное течение Куэтта в канале при отсутствии химических реакций [53, 57]. Необходимые для расчетов данные по скорости диссипации турбулентной энергии заимствовались из эксперимента. Полученные результаты удовлетворительно согласуются с результатами соответствующ,их экспериментов. Весьма интересные результаты были получены при анализе горения заранее непере-мешанных горючего и окислителя в турбулентном потоке со сдвигом и постоянным градиентом осредненной скорости (гомологичный поток) [56]. Прежде всего следует отметить очень хорошее качественное согласие с результатами эксперимента. Далее, в отличие от выводов феноменологических теорий горения, из результатов, полученных Чангом, следует, что ширина зоны пламени в пределе высоких значений числа Дамкелера (т. е. в пределе очень быстрых химических реакций) равна по порядку величины локальному интегральному масштабу турбулентности. Несколько неожиданным результатом является вывод, что перенос тепла в некоторых областях пламени может иметь место в направлении, противоположном направлению местного градиента средней температуры. [c.205]

Линейное уравнение (3.48) с достаточной точностью описывает зависимость потока компонента через фаницу раздела фаз от движущей силы (рис. 3.10). Из фафика видно, что феноменологический коэффициент массопередачи зависит от скорости паровой фазы (w), В соответствии с теорией межфазной турбулентности для коэффициента массопередачи будет справедлива зависимость L( 2)k [c.145]

Гидродинамические характеристики вод5шых струй высокого давления. Дпя научно обоснованного выбора технологического режима гидравлического извлечения кокса необходимо располагать надежным методом расчета гидродинамических характеристик водяной струи. Свободную (незатопленную) струю можно рассматривать как узкую область турбулентного движения, характеризующегося значительдю большей скоростью в одном - главном - направлении, чем скорость во всех остальных. В неизотропном турбулентном потоке, каким жляется струя, имеет место как порождение, так и диссипация турбулентности. Из теории неизотропной свободной турбулентности известно, что развитие турбулентного течения вниз по потоку зависит в сильной степени от условий его возникновения. Это подтвер ждено эмпирическим фактором, что пространственные изменения в поперечных направлениях струи намного больше соответствующих изменений вдоль оси струи, в то время как отношение соответствующих скоростей прямо противоположно. Порождение турбулентности в струе происходит из-за градиента осредненной скорости, который зависит от турбулентности в источнике возникновения струи, перенесенной вниз по потоку за счет турбулентной диффузии. Для случая неизотропной турбулентности разработано несколько феноменологических полуэмпирических теорий, из которых наиболее известная - теория пути смешения Прандтля [2023. Однако ни одна теория не объясняет действительного распределения турбулентных пульсаций и физический механизм свободной турбулентности, поскольку они базируются на экспериментальных данных относительно осредненных скоростей. [c.153]

Наиболее распространенный — феноменологический — подход, используемый при решении таких задач, обладает существенными недостатками. В рамках этого подхода не существует единой методологии, так что в каждом конкретном случае приходится осуществлять решение по новой схеме, основанной на использовании специальных методов и понятий. Кроме того, в ходе решения неизбежно появляются феноменологические коэффициенты, которые, как правило, не удается связать с характеристиками флуктуаций соответствующих физических параметров. В связи с этим нено-средственные вычисления, измерения и даже оценка указанных коэффициентов в рамках феноменологического подхода, как правило, невозможны, несмотря на то, что в ряде случаев они имеют ясный физический смысл. В качестве примеров можно привести коэффициент турбулентной диффузии От, появляющийся при феноменологическом описании переноса вещества примеси в турбулентном потоке, время обновления поверхности х в модели Данк-вертса [116] поглощения целевого компонента частицей дисперсной фазы, размеры вихрей в иолуэмпирических теориях структуры турбулентности и т. д. [c.199]