Режимы конвекции

Ступенчатое изменение теплового потока не вызывает значительного отклонения или осцилляций, ио крайней мере для Рг>0,01. В [31] предложено следующее выражение для интерполяции между решениями для чистой теплопроводности с установившимся режимом конвекции [c.281]

Для ламинарного и турбулентного режимов конвекции при малых углах наклона применимы те же выражения, что и для обращенных вниз обогреваемой частью пластин. Об этом свидетельствует большое число результатов, приведенных на рис. 22. Первая точка в каждом наборе данных, указывающая на начало турбулентного режима [c.285]

Соотнощение (24) можно применять для расчета теплоотдачи при турбулентном режиме конвекции иа горизонтальных цилиндрах, так же как и для вертикальных пластин. Аналогичное (27) соотношение дает возможность описать поведение теплоотдачи с учетом режима существования двух тонких пограничных слоев [c.289]

Аналогичным образом обобщенное соотношение для турбулентного режима конвекции представим в виде [c.295]

В обоих выражениях (13) и (15) /(Рг) является универсальной зависимостью, описываемой соотношением (76), 2.5.7. Выражение (15) означает, что коэффициент теплоотдачи не зависит от ширины канала и, следовательно, протяженности горизонтальных стенок. Это также видно из уравнения (13) для больших Ra(h/d) , так что корректирующий множитель Ф приближается к единице. На рис. 15 результаты, полученные из соотношений (10), (13) и (14), сопоставлены с экспериментальными данными и расчетными значениями для больших hJd. Предсказываемая зависимость от Ra, Rr и h/d в общем удовлетворительна, учитывая разброс самих экспериментальных данных. Исключение составляет группа данных для ртути, для которых переход к турбулентному движению происходит в области 10 < другие группы данных большей частью скоррелированы в виде степенных зависимостей от Рг, h/d и Ra (или Ra ) с показателем степени, рассчитываемым методом наименьших квадратов. Показатели степени, полученные этим способом разными исследователями, несомненно, отражают корреляцию данных, охватывая два или более режимов конвекции, но также и экспериментальные погрешности. С другой стороны, независимость чисел Nuh, описываемых уравнением (13), от ширины канала в предельном случае для больших Ra (h/df свидетельствует о некоторой идеализации зависимости от отношения сторон, тогда как в чисто эмпирических соот- [c.301]

Режим ползущего течения (Не- -(1 На->0). Корреляция для горизонтальных цилиндров в этом режиме конвекции в 3 иа основе комбинации отдельных аналитических решений 10. для ползущего течения прн чисто свободной и вынужденной конвекциях [c.313]

Рис. 6.16. Изменение во времени вертикальной составляющей скорости па различных расстояниях от стенки в турбулентном режиме конвекции.

Рис. 6.16. Изменение во времени вертикальной составляющей скорости па <a href="/info/312404">различных расстояниях</a> от стенки в турбулентном режиме конвекции.

Анализ течения в условиях промежуточного режима смешанной конвекции требует, как правило, достаточно глубокого понимания особенностей течения в двух предельных режимах конвекции. Сложность процессов переноса обусловлена в основном взаимодействием выталкивающей силы с полем течения, вызванного воздействием внешних сил. Если оба течения направлены одинаково, скорости переноса будут возрастать. Однако при некоторых углах между направлением действия выталкивающей силы и направлением вынужденного течения результирующая интенсивность переноса может быть меньше, чем в случае, когда оба механизма переноса действуют по отдельности. При анализе смешанной конвекции широко используют приближения пограничного слоя. Концепция пограничного слоя действительно часто справедлива, но ее применимость зависит от направления действия и интенсивности двух механизмов переноса. Даже в заданных условиях смешанной конвекции Gr/Re может быть локальным параметром и изменяться вдоль поверхности, что создает дополнительные затруднения. Пограничный слой может оставаться присоединенным лишь на части поверхности, а на других участках могут возникать зоны отрывного течения. Более того, на части поверхности может доминировать вынужденная конвекция, а на остальной поверхности — смешанная конвекция. Часто требуется вводить упрощающие предположения, чтобы иметь возможность применить разработанные к настоящему времени методы расчета. В большинстве последних аналитических исследований рассматривался один из двух предельных случаев вынужденное течение с малыми возмущениями, обусловленными действием выталкивающей силы, и свободноконвективное течение с малыми возмущениями, обусловленными вынужденным потоком. [c.576]

На рис. 10-1 показан концентрационный профиль двухвалентных ионов меди в диффузионном слое вблизи катода. Если серная кислота не добавлялась, то и миграция, и диффузия будут стремиться двигать катионы к электроду, так как в эту сторону направлено электрическое поле и концентрация уменьшается по направлению к электроду. Вдали от электрода преобладает конвективный транспорт, а концентрация становится однородной. Вследствие истощения раствора электрическое поле вблизи электрода повышено, и роль миграции возрастает, хотя концентрация понижается [миграционный поток пропорционален электрическому полю, умноженному на концентрацию см. равенство (5-2)]. Равенство (5-3) содержит вклад миграции в случае раствора лишь одного электролита. Добавление серной кислоты уменьшает электрическое поле и эффективно устраняет миграционный вклад. Это уменьшает предельный ток или скорость транспорта ионов меди при заданном режиме конвекции. [c.32]

Эта монография дает сжатое, но систематическое изложение современных представлений о динамике конвекции Рэлея—Бенара и о формировании пространственных структур конвективных течений. В ней собраны результаты экспериментальных, аналитических и численных исследований. В частности, описываются основные методы исследования конвективных структур, а также обсуждаются характерные типы двумерных и трехмерных течений, дефектов структур и сценариев смены режимов конвекции. [c.7]

Как у>1се было сказано, с точки зрения задач, которые я перед собой поставил, поведение переносимого сквозь слой жидкости теплового потока как функции параметров режима конвекции не может считаться темой принципиальной важности. Поэтому оно не является предметом подробного обсуждения в книге. По этой же причине не исследуются малые изменения количественных характеристик явления, вызванные не слишком радикальными изменениями в физических условиях. В частности, это относится к критическому числу Рэлея и критическому волновому числу, которые слегка зависят от горизонтальных размеров резервуара, выбранного в качестве модели бесконечного слоя, от возможного непостоянства материальных параметров жидкости по слою, от условий на боковых границах резервуара и т. д. [c.8]

В главе 2 даются исходные понятия, лежащие в основе теории конвекции Рэлея—Бенара. Глава содержит краткое обсуждение приближения Буссинеска, широко используемого при исследовании конвекции, формулировку классической стандартной постановки задачи о конвекции в горизонтальном слое жидкости, подогреваемом снизу, линейный анализ этой задачи, предварительные сведения о нелинейных режимах конвекции и о важнейших типах бифуркаций, встречающихся в нелинейных задачах, а также описание основных видов конвективных ячеек вместе с математическим представлением их структуры в первом приближении. Параллельно вводятся принятые в книге обозначения. В некоторых случаях они отличаются от обозначений, используемых в оригинальных статьях, и эти отличия оговариваются лишь там, где возможны недоразумения. [c.9]

В главе 5 описаны режимы конвекции, которые возникают в разных областях пространства параметров. В частности, рассмотрены явления фазовой турбулентности и хаоса спиральных дефектов. [c.10]

Рис. 25. Диаграмма режимов конвекции (согласно [164-166] и другим экспериментальным работам), по рисунку из работы [12]

Рис. 25. Диаграмма режимов конвекции (согласно [164-166] и <a href="/info/1522990">другим экспериментальным</a> работам), по рисунку из работы [12]

Глава 5. Режимы конвекции [c.104]

Имеется и другой тип режимов конвекции с постоянно присутствующей нестационарностью, который получил название хаоса спиральных дефектов. Такие режимы впервые наблюдались Моррисом с соавторами [187] (см. также описание дальнейших экспериментов в [188]). Авторы экспериментировали с углекислым газом под давлением 32,7 бар (Р = 0,96) в цилиндрическом резервуаре с Г = 78, наружная стенка которого была сделана из фильтровальной бумаги и оказывала очень слабое вынуждающее действие. При е < 0,050 устанавливалась стационарная система прямых валов (рис. 29, й). При увеличении е валы все больще стремились подходить к стенке под прямым углом. В результате на стенке возникали сингулярности типа фокуса и появлялись структурные границы, разделяющие отдельные текстурные фрагменты (рис. 29, ). Такой режим (скажем, при е 0,1) нестационарен — для него характерно движение дефектов. При е и 0,4 во внутренней части резервуара конвективные валы начинают образовывать вращающиеся спирали (рис. 29, ( ), и при > 0,5 наблюдаются многочисленные взаимодействующие вращающиеся спирали и другие дефекты. С увеличением резервуар постепенно заполняется ими — развивается хаос спиральных дефектов (рис. 29, г). Как сказано в работе [187], обычно спираль делала несколько оборотов, сдвигаясь на расстояние, сравнимое с ее диаметром, прежде чем разрушиться или изменить число рукавов . Большинство спиралей имели один рукав, хотя имелись также спирали с двумя и тремя рукавами, а также участки с концентрическими валами (мишени). Корреляционная длина структуры резко убывала с увеличением е. В отличие от того, что наблюдалось в [114] (см. п. 4.1.3), спирали не вписываются во внешнюю границу, из чего авторы делают вывод, что их формирование есть составная часть хаотической динамики. [c.113]

Дадим резюме некоторым важным свойствам режимов конвекции, рассмотренных в этой главе. При малых и умеренных Р характер конвекции в полостях конечных размеров не определяется однозначно од- [c.119]

Переходный режим. Значительная неопределенность существует в отношении поведения характеристик в области перехода от ламинарного к турбулентному режиму конвекции, даже в отношении того, какие безразмерные комплексы описывают его. В [21] с помощью уравнения Орра — Зом-мерфельда рассчитаны критические числа Грасгофа для потери устойчивости и обнаружено увеличение их с возрастанием числа Рг. Однако эти значения оказались намного ниже тех, что наблюдались при переходе, фиксируемом по числам Ыи. Этот результат был проанализирован в [22], где наблюдалось формирование неустойчивостей при числах Ка более низких, чем переход по числу Ыи. В [23] в качестве критерия предложено число Ка 2-10 , которое получено при пересечении пары кривых для чисел Ыи, соответствующих ламинарному и турбулентному течениям. Как показано на приведенных выше и последующих рисунках, совокупность экспериментальных данных свидетельствует [c.276]

Результаты, приведенные на рис. 23, подтверждают это предположение. Здесь учтены оба числа Ки, Ыи, поскольку различие между ними в этих условиях незначительно. В [62] получено точное решение для режима конвекции типа пограничного слоя на полуограмиченной горизонтальной полосе с обращенной вверх обогреваемой поверх 1Юстыо и выполнены требуемые численные расчеты для ряда чисел [c.286]

Реаультлты, полученшзЮ и ) этого оотношеиия, на рис. 16 сопоставлены с экспериментальными данными (ограниченным их числом) и большим числом расчетных ре )ультатов. Соответствие вполне удовлетворительное, одпако не проверено для чисел Рг, отличных от 0,7. Кроме того, пи расчетные, ни экспериментальные значения не охватывают полностью турбулентного режима конвекции (Ra >10 ). [c.304]

НИИ равной концентрации для стацпонарного режима конвекции при следующих параметрах [c.218]

Численное моделирование переходных и турбулентных режимов конвекции. В этом пункте мы вновь вернемся к задаче, рассмотренной в п. 6.8.1, но будем изучать ее при больших числах Грасгофа, в турбулентном режиме конвекции. При изучении турбулентных движений традиционным является представление мгновенного значения скорости (или скалярной компоненты — температуры, концентрации) в виде ее среднего значения ы некоторого отклонения от среднего (пульсации). Использование такого представления в исходных нестационарных уравнениях гидродинамики, записанных относительно мгновенных значений (с учетом ряда дополнительных соотношений, известных под названием постулатов Рейнольдса) приводит к уравнениям относительно средних значений, в которых в выражение для тензора напряжений включены различные соотношения, связывающие пульсации скорости (дисперсии, корреляции скорости и т. д.) (см., например, [20], [25]). При этом осреднеиные уравнения оказываются незамкнутыми и одной из проблем расчета турбулентных течений является проблема замыкания — нахождения недостающих связей между характеристиками осредненного и пульсационного движений. Основной недостаток такого рода методов состоит в необходимости использования большого объема эмпирической информации, что уменьшает ценность теоретического исследования. Одни1к из путей для преодоления этих противоречий в разработке теории и методов расчета турбулентных течений является попытка вернуться к численному решению исходных нестационарных уравнений Навье — Стокса. [c.219]

Основная схема, изложенная в 6.3—6.5, сформировалась в результате еще одного цгшла методических работ, предпринятого в связи с численной реализацией переходных и турбулентных режимов конвекции [27], [28]. Использовались иеранномерные сетки, оптимизация решения уравнения Пуассона. Распространение этой схемы на случаи неоднородной жидкости (уравнения Бусси-песка в бинарной смеси) наряду с изложением комплекса программ дано в [29]. [c.248]

В последние годы появляются новые работы, посвященные численному изучению турбулентных режимов конвекции па основе прямого рещепия нестационарных уравпсиип Навье — Стокса, [c.256]

Конвективный перенос характеризуется двумя разными режимами вынужденной и естественной конвекцией. Скорости переноса определяются обычно в предположении, что один из этих режимов конвекции является доминирующим. Однако при наличии теплообмена в пограничном слое вблизи нагреваемой или охлаждаемой поверхности существуют разности температур. Эти перепады температур создают градиенты плотности в окружающей среде, и при наличии поля объемных сил типа силы тяжести возникает естественная конвекция. Следовательно, в условиях вынужденной конвекции будут присутствовать и проявления естественной конвекции. Важным с практической точки зрения является вопрос о том, насколько велики эффекты, обусловленные действием выталкивающих сил, и при каких условиях ими можно пренебречь по сравнению с эффектами, обусловленными вынужденной конвекцией. С другой стороны, если эффекты естественной конвекции сравнительно велики, вопрос состоит в том, когда можно пренебречь влиянием механизма переноса, связанного с вынужденной конвекцией. Во многих практических случаях оба механизма играют примерно одинаковую роль. В условиях когда существенно влияние обоих механизмов, говорят о наличии смешанной, или комбинированной, конвекции. Задачи такого рода возникают, например, при проведении тер-моанемометрических измерений проволочными и пленочными датчиками в низкоскоростных потоках, при естественной конвекции в условиях циркуляции жидкости окружающей среды, при вынужденном течении в нагреваемом канале, при охлаждении электронных приборов вентиляторами и во многих других случаях, представляющих практический интерес. [c.575]

Средний коэффициент теплоотдачи для горизонтального цилиндра при различных режимах течения и различном взаимлом направлении действия режимов конвекции определяется с помощью приведенных ниже корреляционных соотнощений. Однонаправленное действие механизмов конвекции (9 = 0°) [c.603]

Хьютмейкер и Голлаб [177] также изучали экспериментально различные режимы конвекции. Использовалась та же рабочая жидкость и круглый резервуар с Г = 14. Автоматическая обработка теневых изображений позволила детально исследовать поля локальных волновых векторов к(х) и функцию распределения волновых чисел f(k). В зависимости от относительной надкритичности s наблюдались режимы трех типов. Если < 0,2, то по крайней мере в течение времени 50гь наблюдается непериодическое движение, связанное с перестройками дефектов. При 0,2 < < 3,5 по истечении достаточного времени формируются стационарные сложные текстуры. При > 3,5 течение вновь оказывается нестационарным — время от времени в фокусах на наружной стенке образуются новые валы в центральной части резервуара валы, подвергаясь сжатию, образуют перетяжку и порождают пару дислокаций — при этом [c.106]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология