Измерения напряжений Рейнольдса

Измерения напряжений Рейнольдса [c.63]

Для корректного описания основных физических явлений и понимания трехмерной картины вихревого движения в сложных турбулентных течениях необходима информация не только о поле осредненных скоростей, но и о распределении всех компонент тензора напряжений Рейнольдса. Как отмечалось выше, подобная информация также важна при совершенствовании и развитии приемлемых расчетных методов этого класса течений. Однако определение всех компонент напряжений Рейнольдса представляет собой весьма непростую задачу, решение которой требует тщательной отработки методики эксперимента, соответствующего оборудования и определенного опыта и навыков в работе с аппаратурой для измерения турбулентности. Это в особенности относится к исследованиям пространственного сдвигового течения в угловых конфигурациях, где наличие твердых границ (граней) вызывает повышенную чувствительность течения к внесению всякого рода возмущений, например, от державок, обтекателей, стоек и т.п., которые могут быть источником дополнительных методических погрешностей. За неимением эффективных бесконтактных оптических методов диагностики, нередко ограничиваются определением (интегральной по спектру) продольной компоненты пульсаций скорости, измерение которой представляет собой менее трудную в техническом отношении задачу, тем более что и по поведению этой компоненты можно, по крайней мерс на качественном уровне, судить о свойствах исследуемого течения. [c.125]

Измерения профилей скоростей в турбулентных потоках неньютоновских жидкостей показали, что они подобны профилям скоростей ньютоновских жидкостей и что характер турбулентного потока неньютоновской жидкости полностью определяется свойствами вязкого подслоя. Поэтому для определения коэффициента трения можно использовать уравнение (П1.14), полученное для ньютоновских жидкостей, если критерий Рейнольдса рассчитывать по так называемой дифференциальной вязкости при напряжении сдвига у стенки. Дифференциальная вязкость определяется выражением [c.198]

Касательное напряжение "с само но себе не является непосредственно наблюдаемой величиной. Измерению поддается то сопротивление, которое оказывает потоку твердая поверхность, т. е. та разность давлений, которая необходима, чтобы поддерживать движение. Эту разность давлений можно связать с касательным напряжением при помощи следующих простых соотношений. Пусть все сопротивление сводится целиком к сопротивлению трения, и сопротивление формы полностью отсутствует только нри этом условии будет иметь место аналогия Рейнольдса. Обозначим площадь поперечного сечения потока, перпендикулярного к его направлению, через 5, а периметр этого сечения — через П. Тогда сила, действующая на столб кидкости или газа длиной Ь, выразится, как [c.369]

Во второй работе вне зоны горения интенсивность турбулентности составляла 5%. При этом максимальная зарегистрированная интенсивность пульсаций в зоне горения составляла для поперечной компоненты скорости 16%, для продольной 10%, т.е. энергия турбулентности возрастала почти на порядок. Еще более интересные результаты получены при измерении напряжений Рейнольдса, а именно установлено, что турбулентная вязкость в каждой точке отрицательна, т.е. энергия пульсаций переходит в осредненное движение (и, следовательно, возрастание энергии може1 быть обусловлено только неустойчивостью пламени, т.е. корреляцией <р div и ) ). Если эти результаты будут подтверждены дальнейшими экспериментальными исследованиями, то необходимо кардинальное изменение принципов построения полуэмпирических теорий турбулентности, которые используются при описании горения однородной смеси. [c.244]

В практике исследований существует ряд приемов и методов, используемых для измерений напряжений Рейнольдса ниточным или пленочным датчиками термоанемометра [83, 244—252 ]. Можно выделить три принципиальных подхода [17, 2531 для выполнения указанных измерений. В первом из них используется датчик с непрерывно поворачиваемой единственной наклонной нитью с регистрацией сигнала в угловых положениях, количество которых выбирается достаточным, чтобы получить компоненты среднего вектора скорости и характеристики турбулентности. Во втором применяется Х-образный датчик с двумя наклонными под углом 45° к его оси проваючками. В этом случае корпус датчика, как правило, располагается по местному направлению потока, которое априори определяется независимым способом. Затем датчик поворачивается относительно своей оси в различные угловые положения, количество которых диктуется требуемыми турбулентными корреляциями. Считается, что погрешность порядка 5 % для нормальных напряжений и , и , w , 10 % для касательных и и u w и около 15 % для v w в принципе достижима. Третий метод основан на применении [c.64]

С целью обеспечения перечисленных требований, выполнения всех необходимых эволюций датчика в потоке, а также проведения соответствующих тарировок в 1312) предложено специальное миниатюрное поворотное устройство и подробно изложен при[п1,ип его работы. Многократные тарировки показали, что погрешность углового положения датчика в потоке не превышает 0.3 %. Указанное устройство удобно в использовании и в комплексе со специальным ко-ординатником удовлетворяет всем требованиям эксперимента по измерениям напряжений Рейнольдса и составляющих вектора скорости в пространственном сдвиговом потоке. [c.67]

Корнилов В.И., Грайхен К. К вопросу о совершенствовании методики измерений напряжений Рейнольдса однониточны.м датчиком тер.моанемометра // Материалы IV Всесоюз, шк, по. методам аэрофизических исследований, — Новосибирск, 1987, [c.381]

Таким образом, судя по результатам измерений в области течения с хорошо изученными свойствами, использование усовершенствованной методики эксперимента позволяет заметно уменьшить погрешность определения большинства компонент напряжений Рейнольдса. Достоинством данной методики является возможность выполнения измерений характеристик турбулентности в сдвиговых потоках, которые особо чувствительны к внесению всякого рода возмущений, например от державок, обтекателей, стоек и т.п. В этом смысле данные, полученные в пространственной области течения двугранного угла [313—316], понятны с физической точки зрения и подтверждают эффективность отмеченного подхода. Разумеется, данная методика, всего лишь отражающая интерес автора, не может полностью устраивать экспериментатора. Здесь предстоит решить еще множество как общих, так и частных, ira весьма важных вопросов. Один из них, имеющий прямое отношение ко всем измерениям мелкомасштабной турбулентности, — соблюдение условия, при котором длина чувствительного элемента датчика / была бы меньше наименьшей длины волны, наблюдаемой в исследуемой точке поля потока. Согласно детальным экспериментам Лиграни и Брэдшоу [317], статистические свойства продольной компоненты пульсаций скорости становятся независимыми от /, если последняя составляет меньше 20—25 масштабных величин Что касается энергетических спектров турбулентности, то требования на длину нити еще более жесткие. Причем нужно выдерживать соотношение 1/(1 200, где d — диаметр нити. Ясно, что для обеспечения таких условий необходимы суперминиатюрные датчики термоанемометра, аналогичные изложенным в [317]. Другой вопрос связан с необходимостью проведения измерений максимально близко к стенке. Хотя решение этого вопроса зависит от первого, т.е. от миниатюризации чувствительного элемента, тем не менее улучшение самой методики и дальнейшее совершенствование конструкции датчика, очевидно, также необходимо. [c.68]

Навье — Стокса для несжимаемого течения и данные непосредственных измерений структуры пристенного течения в окрестности сопряжения крыла NA A 0020 с эллиптической носовой частью и стенки рабочей части трубы. В отдельных областях потока обнаружено неплохое согласие расчетных и экспериментальных данных характеристик среднего течения. В этом смысле заслуживает внимания также работа [11], в которой результаты измерений в области сопряжения секции крыла НАСА 0020 и плоской пластины были сопоставлены с расчетами для оценки шести различных моделей турбулентности. Наилучшими оказались модель турбулентности Себеси — Смита и алгебраические модели напряжений Рейнольдса. [c.211]

Лефдаль Л., Ларссон Л. Измерения профилей напряжений Рейнольдса в кормовой части модели корабля / Трехмерные турбулентные пограничные слои / Пер. с англ — М. Мир, 1985. — С. 72 — 83. [c.370]

Ограниченные возможности имеет применение для этой цели динамического напряжения сдвига и пластической вязкости. Недостатками их являются неинвариантрость в различных условиях измерений, что объясняется незнанием истинного закона трения и эпюры скоростей сдвига. Эти величины носят формальный характер и не имеют определенного физического смысла. Понятия т]пл и 0д = Тв можно относить лишь к идеализированному вязко-пластичному телу Бингама. В настоящее время значения пластической вязкости и динамического напряжения сдвига широко применяют для гидравлических расчетов. Это вносит в них известную условность из-за необходимости использования методов теории подобия и безразмерных критериев (обобщенный критерий Рейнольдса, критерий Хедстрема и др.), исходящих из бингамовской аппроксимации, имеющей, как указывалось, ограниченный характер. [c.233]

Если бы эта закономерность сохранялась и при течении расплавов, то, поскольку во всех встречающихся на практике случаях значение числа Рейнольдса для расплавов не превышает единицы, длина участка формирования течения составляла бы меньше 0,160. Экспериментальные данные показывают, что длина участка формирования течения составляет у каучуков, расплавов и растворов полимеров от ЪО до 20, изменяясь в зависимости от температуры и градиента скорости на стенкеНепосредственное измерение давлений в разных местах круглого капилляра показало, что градиент давлений в пределах участка формирования течения в несколько раз выше градиента давлений на участке установившегося течения (рис. II.8, б). Это означает, что пристенные напряжения сдвига в пределах области формирования течения значительно превышают напряжения сдвига, соответствующие стационарному режиму течения. [c.85]

В упомянутых выще экспериментальных исследованиях характеристики течения определялись по измеренным перепадам давления. Исключением я вляется работа Никурадзе [Л. 7], который измерял распределение скоростей В трубах различной формы и затем определял распределение касательных напряжений на стенках. Он также первым отметил существование вторичных течений в плоскости поперечного сечения некруглых трубОднако сведения о переходе от ламинарного течения к турбулентному получены путем измерения перепада давления. Оказывается, что вплоть до самого недавнего времени классические визуальные эксперименты Рейнольдса по переходу от ламинарного течения к турбулентному никогда не иовторялись для труб различной формы. Выполненное недавно исследование [Л. 13] включает визуальные эксперименты по переходу к турбулентному режиму течения в трубе треугольного поперечного сечения. В этом исследовании получены очень своеобразные результаты. [c.264]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология