Турбулентный пограничный слой, ламинарный или вязкий подслой

I—3 — ламинарный, переходный и турбулентный пограничные слои 4 — вязкий подслой [c.189]

Эйнштейн и Ли [1.20, 1.21] предложили качественно новую модель течения в турбулентном пограничном слое, согласно которой вязкий подслой не является установившимся и чисто ламинарным, а периодически нарастает до некоторой критической толщины, а затем разрушается под действием механизма гидродинамической неустойчивости. Эта модель течения позволила устранить кажущееся противоречие между свойствами обтекаемой стенки одновременно как порождать, так и демпфировать турбулентные пульсации. Модель Эйнштейна и Ли нашла экспериментальное подтверждение в опытах [ 1.22. [c.10]

Следует отметить, что положение максимума параметра х в ламинарном пограничном слое и 0,65 " ) практически совпадает с координатой точки пересечения прямой U/Uoo = 1,632у/5 " , соответствующей начальному наклону профиля скорости в ламинарном пограничном слое вблизи стенки dU/dy = т-ц,/ л), с прямой U/Uoo = 1. соответствующей равномерному профилю скорости вне пограничного слоя (см. рис. 2.29). Если учесть, что толщина подслоя 6л в турбулентном пограничном слое тоже определяется как точка пересечения линейного распределения скорости вблизи стенки и = тш/у)у со степенным или логарифмическим законом распределения скорости в турбулентном ядре слоя (которое можно считать внешним по отношению к течению в вязком подслое), то толщину в ламинарном пограничном слое можно рассматривать как аналог толщины подслоя л в турбулентном пограничном слое. Используя эту аналогию течения вблизи стенки в турбулентном пограничном слое с обычным ламинарным пограничным слоем, оценим толщину 5q элементарного ламинарного слоя в турбулентном пограничном слое как 5q = л/0,6. Такое же соотношение между л и 0 получается, если Sq определять как толщину элементарного ламинарного слоя, в котором реализуется то же значение поверхностного трения, что и в реальном турбулентном пограничном слое (см. формулу (2.22)). [c.141]

Турбулентный пограничный слой, ламинарный или вязкий подслой [c.273]

В соответствии с классической моделью Прандтля турбулентный пограничный слой разделяется на две области течения турбулентное ядро и вязкий (ламинарный) подслой, в котором все процессы обмена носят чисто молекулярный характер. В полуэмпирических теориях турбулентного пограничного слоя толщина ламинарного подслоя 5ц считается одним из основных параметров, поскольку выбор закона изменения 5 в зависимости от условий течения в пограничном слое во многом определяет закон сопротивления, устанавливающий связь между напряжением трения и полной толщиной турбулентного пограничного слоя. Закон сопротивления находится из условия сопряжения на границе ламинарного подслоя профилей скорости в подслое и в турбулентном ядре пограничного слоя. [c.132]

Будем исходить из условия, что в вязком подслое турбулентного пограничного слоя существует осредненный во времени участок ламинарного слоя. Тогда коэффициент поверхностного трения fo, определенный по формуле (2.15) для ламинарного слоя, должен совпадать со значением f, рассчитанным по эмпирической формуле для турбулентного пограничного слоя [2.13], [c.134]

В ядре потока движение является развитым турбулентным. В турбулентном пограничном слое происходит переход турбулентного движения в ламинарное. В вязком подслое под действием сил -1рсния движение приближается к ламинарному и возрастает значение молекулярной диффузии. Однако на большей части толщины вязкого подслоя преобладает турбулентная диффузия. Лишь в самой глубине вязкого подслоя, внутри тонкого диффузионного подслоя, непосредственно примыкающего к самой стенке трубы, молекулярная диффузия становится преобладающей. [c.74]

Когда турбулентный поток вступает в контакт с обтекаемой поверхностью (рис. II. 12) сначала образуется ламинарный пограничный слой, подобный рассмотренному выше. По достижении некоторого критического размера ламинарное движение в пограничном слое становится неустойчивым (точка А) и развивается турбулентность. В переходной зоне, ограниченной точками А и В, турбулентность распространяется на всю толщину пограничного слоя /, за исключением тонкого слоя вблизи стенки называемого вязким подслоем II. В нем имеет место струйное течение, которое подвергается, однако, интенсивным внешним возмущениям, вызванным проникновением турбулентных пульсаций из ядра потока. Эти пульсации затухают и не приводят к развитию турбулентности, поскольку в вязком подслое определяющую роль играют силь вязкости. Резкой границы между вязким подслоем и т фбулентным пограничным слоем нет. Между ними имеется небольшая переходная область. В связи с малой толщиной вязкого подслоя измерить экспериментально распределение скоростей в нем не удается. Поэтому нет сведений относительно изменения толщины вязкого подслоя по длине. Обычно считают, что его толщина в развитом турбулентном пограничном слое остается по длине неизменной. Условия развития турбулентности в пограничном слое определяются формой и состоянием обтекаемой поверхности (шероховатостью), условиями обтекания и степенью турбулентности потока жидкости. Переход пограничного слоя от ламинарного режима движения к турбулентному определяется критическим значением критерия Рейнольдса Ке кр, для нахождения которого в качестве определяющего размера принимается длина в направлении потока I. Для пластин и тел вращения большой длины при движении жидкости вдоль твердого тела Ке кр = = 2-10 - 2-10 . Для тел другой формы Ке кр меньше. [c.116]

И решалась в предположении о линейно.м распределении скорости в вязком подслое, Таким образом, была использована физическая гипотеза о затухании невзаимодействующих вихрей в ламинарном плоско-параллельном, стационарном, безградиеитном теченш (эта гипотеза является, по-видимому, хорошим приближением к действительности непосредственно вблизи стенки). Проведенное теоретическое рассмотрение показало, что структура турбулентности в вязком подслое определяется крупномасштабными вихрями, сильно вытянутыми в продольном направлении. Эти вихри двигаются со скоростью, значительно превышающей локальные скорости в вязком подслое и составляющей примерно полов1шу скорости на внешнем крае пограничного слоя (или на оси, если рассматривается течение в трубе). Этому способствуют и напряжения Рейнольдса, которые затухают пропорционально третьей степени расстояния от стенки. Вычисления показали также, что поперечный интегральный масштаб вихрей в подслое соизмерим с толщиной вязкого подслоя, в то время как продольный интегральный масштаб турбулентности в подслое почти на два порядка больше. Этот факт указывает на важную роль трехмерности пульсационного движения в пределах вязкого подслоя. [c.180]

Очень тонкий ламинарный слой, непосредственно примыкающий к стенке, обычно называют ламинарным подслоем, так как в этой области преобладаю вязкие силы. К этому подслою примыкает область с сильно развитым турбулентным течением, называемая переходным слоем, в котором средняя скороси. в осевом направлении быстро увеличивается с расстоянием от стенки. Третья область — основной поток — отличается от двух предыдущих тем, что в пей преобладают инерционные силы, а изменения скорости с расстоянием от стенки относительно малы. В переходном слое развивается интенсивная мелкомасштабная турбулентность, в то время как в основном потоке существует крупномасштабная турбулентность. На самом деле большинство вихрей образуется, конечно, на стенке и перемещается затем в основной ноток, где они затухают. Они зарождаются в виде мелких вихрей, имеющих высокие скорости, и затухают в виде крупных вихрей, имеющих низкие скорости. Пограничньп слой очень тонок на входе в канал или на передней кромке плоской пластины и утолщается с расстоянием вниз но потоку вдоль стенки, по мере того как силы сопротивления замедляют все большую массу жидкости. Эффект утолще ния пограничного слоя показан на рис. 3.6 и 3.7 [16, 17]. [c.46]

Для интегрирования уравнений (3.65) — (3.67) принид1ают определенный вид зависимости коэффициентов турбулентного обмена От = Оа = А от расстояния г, который характеризует закон затухания турбулентных пульсаций в пограничном слое А г). По Прандтлю, внутри ламинарного подслоя турбулентность отсутствует, а вне его принимает заданное постоянное значение А. По Карману, между ламинарным подслоем и основным потоком существует зона сопряжения, обеспечивающая непрерывность функции А (г). В литературе рассматриваются и другие, более сложные зависимости А (г), например с постепенным затуханием турбулентности в вязком подслое [60]. [c.101]

При ламинарном режиме движения жидкости (для труб при Re < 2320) коэффициент трения практически не зависит от шероховатости поверхности, поскольку относительная шероховатость A/R (R — радиус трубы) при A/R С 1 мало влияет на профиль скоростей. При турбулентном режиме движения влияние шероховатости определяется соотношением размеров выступов Д и толщины вязкого подслоя бв- Если бв > Д, то жидкость в вязком подслое обтекает выступы и шероховатость практически не сказывается на значении X. Если же Д л бв или Д > бв, то выступы турбулизируют вязкий подслой и необходим дополнительный расход энергии на вихреобразование. Поскольку на начальных участках трубы по ходу потока имеется ламинарный пограничный слой, влияние шероховатости на начальных участках трубы относительно мало и в наибольшей мере сказывается в области развитого турбулентного режима. Согласно (II. 89), толщина вязкого подслоя уменьшается с увеличением значения Re (напряжение на стенке Отст при этом увеличивается). Следовательно, влияние шероховатости возрастает с повышением значения критерия Re. При больших Re влияние шероховатости превалирует над влиянием обычного вязкого трения. В связи с этим при турбулентном режиме движения различают область гладкого трения, в которой X зависит только от Re и не зависит от шероховатости поверхности, область смешанного трения, в пределах которой оказывают влияние оба фактора, т. е. X зависит и от Re и от шероховатости, и область шероховатого трения, или автомодельную, в которой X определяется только шероховатостью и не зависит от Re. [c.190]