Стратифицированная окружающая среда

Одним из первых исследований течений, индуцированных выталкивающей силой в термически стратифицированной среде, является работа Прандтля [78], рассмотревшего бесконечную поверхность в линейно стратифицированной окружающей среде. Предполагалось, что бесконечная наклонная поверхность имеет постоянный избыток температуры At = to — to над местной окружающей температурой to . Пусть N — постоянный вертикальный градиент температуры тогда можно вычислить распределения температуры и скорости в возникающем одномерном параллельном течении в виде [c.143]

Следуя методу автомодельности, описанному в разд. 3.6, авторы работ [47, 45] рассчитали перенос тепла от нагретой вертикальной поверхности в термически стратифицированной окружающей среде. Получены основные уравнения пограничного слоя [c.144]

В стратифицированной среде могут возникать также индуцированные выталкивающей силой течения в тепловых факелах и восходящих струях. Эта задача представляет особый интерес при сбросе тепла в окружающую среду и поэтому она всесторонне изучалась для турбулентных течений. Большее внимание уделено осесимметричным течениям, так как на практике они встречаются чаще, чем плоские факелы и струи. Особый интерес в этих задачах представляет высота, до которой поднимается течение в устойчиво стратифицированной окружающей среде. Этот вопрос обсуждается в гл. 4 для ламинарных и в гл. 12 для турбулентных течений. Теплоотдача от тел, погруженных в среду, устойчиво стратифицированную вследствие диффузии химических компонентов, также представляет значительный интерес и имеет большое значение. Соответствующий комбинированный тепло- и массообмен рассматривается в гл. 6. [c.149]

Для плоского факела, восходящего в устойчиво стратифицированной окружающей среде, автомодельность не существует из-за присутствия в уравнении энергии дополнительного члена [— jx/bd)f ] (см. уравнение (3.5.9)). Как показано в разд. 3.6, условия автомодельности требуют, чтобы функция Цх) изменялась по такому же закону, как и функция d x). Так как температура на оси теплового факела уменьшается с высотой из-за подсасывания, то в условиях автомодельности температура также должна уменьшаться с высотой. В большинстве практических случаев это требование приводит к неустойчивой терми- [c.149]

Течения со свободными границами в стратифицированной окружающей среде можно изучать численным методом, как это сделано в статье [50] при рассмотрении различных распределений окружающей температуры для Рг = 0,7 и 6,7. В статье при численном моделировании факелов, восходящих в устойчиво стратифицированной среде, рассмотрены длинные тепловые источники конечного размера. Получены численные результаты при различных значениях местного параметра стратификации S, определенного аналогично тому, как это было сделано ранее, формулой [c.150]

На рис. 3.11.5 показаны рассчитанные профили скорости и температуры. Характер зависимостей почти такой же, как в случае вертикальной поверхности в термически стратифицированной окружающей среде. Во внешней части течения появляется дефект температуры. Этот дефект увеличивается с возрастанием уровня стратификации и с удалением рассматриваемого сечения от источника. Скорость на оси, как и предполагалось, уменьшается с возрастанием S. На рис. 3.11.6 показано изменение скорости и температуры на оси в зависимости от х — координаты вдоль потока. В случае изотермической окружающей среды (S = 0) эти параметры изменяются на большом расстоянии от источника пропорционально х (скорость) и хг (температура), как это следует из автомодельного решения. При 5 >0 выталкивающая сила уменьшается в направлении течения быстрее из-за увеличения окружающей температуры и в конце [c.150]

ТЕЧЕНИЕ В УСТОЙЧИВО СТРАТИФИЦИРОВАННОЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ [c.200]

Результаты работы [14] устанавливают основные закономерности рассмотренного течения. На рис. 4.5.4 интересно отметить, что при 5 = 0 вдали от источника скорость на оси факела становится постоянной, как и было рассчитано методом автомодельности. Избыточная температура уменьшается в направлении течения медленнее, чем в стратифицированной среде. Она асимптотически стремится к нулю при Х оо. В стратифицированной окружающей среде (5 > 0) можно принять за высоту подъема течения высоту, на которой температура на оси становится равной окружающей температуре. [c.204]

Для осесимметричного факела, восходящего в линейно и устойчиво стратифицированной окружающей среде, записать уравнения, определяющие течение, и соответствующие граничные условия, которыми можно пользоваться в области, где возникает заметное обратное течение. Напомним, что в этой области задачу нельзя исследовать методом пограничного слоя. [c.206]

СТРАТИФИЦИРОВАННАЯ ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА [c.293]

Диск диаметром D с температурой ta находится в стратифицированной окружающей среде, температура которой изменяется по закону too — tr = Мх. Вывести выражение для определения теплоотдачи от диска к воздушной среде путем естественной конвекции. [c.326]

Чизрайт [10] впервые изучил свободноконвективное течение около полубесконечной вертикальной поверхности (т. е. поверхности с передней кромкой), погруженной в термически стратифицированную окружающую среду. Методом подобия получены решения для изотермической и неизотермической вертикальных поверхностей. Результаты, найденные для устойчиво стратифицированной среды, указывают на возрастание местного коэффициента теплоотдачи и уменьшение скорости и выталкивающей силы. Эйчхорн [23] изучал течение около изотермической вертикальной поверхности в термически стратифицированной среде [c.144]

Рис. 3.11.5. Профили скорости и температуры в плоском факеле, восходящем в линейно стратифицированной окружающей среде, Рг = 6,7. (С разрешения авторов работы [50]. 1983, Pergamon Journals Ltd.)

Рис. 3.11.6. Зависимости скорости на оси плоского факела, восходящего в линейно стратифицированной окружающей среде, от координаты х, измеренной вдоль оси. (С разрешения авторов работы [50]. 1983, Pergamon Journals Ltd.)

Рассмотрены также случаи /02 = и I02 < в последнем случае использовался метод визуализации. В этом случае в верх-дей части образуется нисходящее, а в нижней — восходящее течения. Эти два противоположно направленных потока встречаются и отрываются от поверхности в сечении, положение которого зависит от уровней температуры и относительной высоты двух участков поверхности. Такая конфигурация течения представляет интерес и в индуцированных выталкивающей силой течениях, возникающих в термически стратифицированных средах, где верхняя часть поверхности может быть холоднее, а дижняя — горячее, чем окружающая среда. Такая ситуация имеет место около стен помещения, в котором находится камин или печь, так как в этом случае образуется горячий слой воздуха, расположенный над более холодным. Этот случай рассмотрен в докладе [51] он обсуждается в разд. 14.8. Чжэнь и Эйчхорн [9] также рассмотрели такую конфигурацию течения в случае изотермической поверхности в линейно стратифицированной окружающей среде воздуха или воды. [c.157]

Таким образом, параметром, определяющим влияние тепловой выталкивающей силы на течение, является комплекс Ог /Ке2. При малых величинах Ог /Не х можно найти решение описанным выше методом возмущений. Но вдали от сопла, как сказано выше, пограничный слой рассчитывается численным методом, причем подведенная тепловая энергия и подведенное количество движения задаются в выходном сечении сопла х = 0. В статье [14] рассмотрено такое течение в изотермической или устойчиво стратифицированной окружающей среде. Решение определяющих течение параболических уравнений получено конечно-разностным маршевым методом. В статье рассмотрены и факелы, и восходящие струи. Найдено, что в обоих случаях характеристики течения далеко вниз по потоку стремятся к характеристикам осесимметричного факела, образованного сосредоточенным источником тепла. По мере того как воздействие тепловой выталкивающей силы становится преобладающим, характер течения приближается к течению в тепловом факеле (см. обзоры Листа [22] и Джалурия [17]). [c.200]

Рис. 4.5.1. Безразмерные температура 0о и скормть Оо на оси факела и полуширина ламинарного осесимметричного факела б в линейно стратифицированной окружающей среде. (С разрешения авторов работы [43]. 1974, Pergamon Journals Ltd.)

В обсуждавшихся в предыдущих разделах решениях задачи о переносе тепла и корреляционных формулах предполагается изотермичность окружающей массы жидкости. Но довольно часто окружающая жидкость заметным образом термически стратифицирована. Как и в случае вертикальных течений, рассмотренных в разд. 3.11, стратификация изменяет условия переноса тепла. Но оценить эти изменения для невертикальньгх течений, как правило, намного труднее, чем для вертикальных. Автомодельных решений нет, и применяются приближенные методы. Исключением является классическое решение Прандтля [136] для течения около бесконечной стенки, отклоненной на угол 0 от вертикали, когда температура поверхности выше или ниже на постоянную величину — to , чем температура /оо устойчиво и линейно стратифицированной окружающей среды. [c.293]

Рис. 12.4.8. Траектории восходящих струй, истекающие горизонтально при Fr = 50, 100 и 200 в неподвижную стратифицированную окружающую среду. (С разрешения авторов работы [22]. 1984, A ademi Press, In .)

Рис. 12.4.9. Результаты расчетов (по модели подсасывания 3) траекторий струй, истекающих при Fr = 10, 20, 30, 40 и 50 в стратифицированную окружающую среду. (С разрешения авторов работы [22]. 1984, A ademi Press, In .)

Чизрайт [10] впервые изучил свободноконвективное течение около полубесконечной вертикальной поверхности (т. е. поверхности с передней кромкой), погруженной в термически стратифицированную окружающую среду. Методом подобия получены решения для изотермической и неизотермической вертикальных поверхностей. Результаты, найденные для устойчиво стратифицированной среды, указывают на возрастание местного коэффициента теплоотдачи и уменьшение скорости и выталкивающей силы. Эйчхорн [23] изучал течение около изотермической вертикальной поверхности в термически стратифицированной среде и получил решение разложением в ряДы, Чжэнь и Эйчхорн [9] использовали для той же задачи метод локальной неавтомодельности и получили хорошее согласие между аналитическим расчетом и экспериментом. В статьях [24, 79, 95, 109, 118] рассмотрено свободноконвективное течение в устойчиво стратифицированной окружающей среде при различных геометрических конфигурациях. [c.144]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология