Поля средней скорости и турбулентности

Перемешивание вещества в жидкой фазе в насадках из сеток происходит в результате турбулентной и молекулярной диффузии, а также за счет неоднородности поля средних скоростей пленки жидкости. [c.98]

Для такого турбулентного течения поле средних скоростей полностью определено, и если скорости выражаются в безразмерном виде, то оно зависит только от параметров подобия п, р /р, й/О, Не, Рг. Средние напряжения также полностью определены. Их мгновенные значения можно представить в виде суммы средних значений и пульсаций, являющихся случайными функциями времени. [c.118]

ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ В ПРИСТЕНОЧНОЙ ОБЛАСТИ ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОГО АНЕМОМЕТРА [c.19]

Поля средней скорости и турбулентности [c.195]

С одной стороны, влияние процесса перехода против направления потока проявляется в искажении среднего течения вблизи точки отрыва при возбуждении волн неустойчивости, о чем сообщалось в начале этой главы. Стимулирование перехода к турбулентности в оторвавшемся слое приводит к уменьшению размеров отрывной зоны и соответствующему изменению профиля средней скорости на ламинарном участке течения (см. пример на рис. 6.4). Более того, аналогичное явление может наблюдаться и в ламинарных областях отрыва с неустойчивым течением, возникающих безотносительно к ламинарно-турбулентному переходу в этом случае изменение поля средней скорости вызвано возмущением ламинарного течения, усиленным в пределах отрывной зоны до нелинейной амплитуды [Бойко и др., 1991]. Воздействие нарастающих колебаний на среднее течение не препятствует, между тем, анализу линейной устойчивости теоретические данные хорошо согласуются с результатами экспериментов и прямого численного моделирования (см. п. 6.2). [c.256]

Протекание химических процессов в реальных условиях часто осложнено наличием таких факторов, как турбулентный характер течения реагирующих потоков и пространственная неоднородность состава реагирующей смеси и полей скоростей и температур. В настоящее время известно, что знание только средних значений таких флюктуирующих величин, как температура и концентрации реагирующих компонент, недостаточно дпя полного описания сложных процессов химического превращения в условиях неизотермичности и турбулентности даже в тех случаях, когда влиянием химической реакции на гидродинамические характеристики системы можно пренебречь [147]. Необходимость учета флюктуаций температуры и концентраций реагентов и их взаимных корреляций обусловлена тем, что средняя скорость элементарного акта химического превращения в условиях неизотермического турбулентного смешения реагирующих компонент не определяется в виде закона Аррениуса при средних значениях этих величин. Кроме того, наличие флюктуаций приводит к существенному изменению коэффициентов переноса, значения которых определяются в этих случаях не только свойствами реагирующих газов, но и свойствами самого течения [86, 97, 127]. [c.178]

Кубовые реакторы близки по своим характеристикам к модели идеального смешения. Реальные трубчатые реакторы, наоборот, обладают существенными отклонениями от теоретической модели. Известно, например, что поршневое течение жидкости в трубе практически невозможно как при ламинарном, так и при турбулентном течении скорость жидкости в различных точках сечения потока неодинакова. Частицы жидкости в центре трубы движутся значительно быстрее, чем частицы, находящиеся вблизи стенки. Это нарушает условие равенства времени пребывания различных частиц в аппарате и влияет на поле концентраций в нем. Кроме того, модель идеального вытеснения не учитывает молекулярную и конвективную диффузию веществ в направлении потока (продольное перемешивание), уменьшающие средние концентрации реагирующих веществ и среднюю скорость реакции. Вследствие этого время реакции и необходимый объем реактора увеличиваются. Несмотря на эти отклонения, модель идеального вытеснения весьма полезна для расчета и анализа работы реакторов. [c.244]

Рассмотрим теперь турбулентное течение проводящей жидкости в плоском канале при наличии магнитного поля. Для течения в канале обычно задается средняя скорость, а максимальная скорость, величина которой зависит от профиля скорости, определяется решением задачи. [c.256]

Этот процесс происходит в непрерывно утолщающемся по длине слое жидкости с интенсивной турбулентностью, именуемом струйным пограничным слоем. Внутри него и происходит обмен энергией между частицами. Этот процесс определяет характер изменения средних скоростей частиц по толщине пограничного слоя поле скоростей по сечению струи стремится к выравниванию. [c.280]

Предполагаем, что определенное по скорости относительного движения частицы и жидкости число Рейнольдса мало, а число Пекле велико. Турбулентное движение жидкости, несущей взвешенные частицы, можно считать в среднем установившимся, хотя и не обязательно однородным, причем взвешенная частица последовательно попадает в различные участки поля течения, так что в среднем скорость обтекания частицы постоянна. Эти предположения справедливы для широкого класса систем, встречающихся на практике, в частности для суспензий в аппаратах с мешалками разных типов. [c.104]

Число Шервуда. Сравнение с экспериментом. Для определения поля концентрации вблизи сферической частицы, взвешенной в турбулентном потоке, и числа Шервуда теперь достаточно воспользоваться результатами 3, в которых под величиной Е , характеризующей интенсивность осевого растяжения (сжатия) в деформационном течении, следует подразумевать среднюю скорость растяжения вихревых линий <- со>, определяемую через локальную скорость диссипации энергии б по формуле (5.1). Выражение (3.8) для числа Шервуда принимает вид [117] [c.107]

На рис. 11.4.3 приведены измеренные профили средней температуры в виде зависимости ф от у. При = 470 профиль соответствует ламинарному течению. Однако в динамическом пограничном слое переход к турбулентности начался уже раньше. При О = 503 видны первые заметные изменения профиля температуры. Толщина теплового пограничного слоя возрастает. Профиль становится круче во внутренней части пограничного слоя и положе во внешней области. Эти изменения происходят вслед за изменениями поля скоростей. По данным работы [74] изменения профилей средней скорости и температуры имеют одинаковый характер. [c.42]

Для полностью развитого турбулентного потока в секциях можно считать, что турбулентный коэффициент диффузии определяется средней скоростью диссипации энергии (е ) в единице массы жидкости. Если принять, что положение Колмогорова о локальной изотропности применимо к стационарному турбулентному полю в жидкости, то коэффициент турбулентной диффузии отражает суммарный эффект всех вихрей с масштабом меньше Поэтому коэффициент турбулентной диффузии Ех представляет [103] [c.163]

Движение жидкости в пористых средах даже при Re 1 схоже с турбулентным течением. Флуктуации поля скоростей аналогичны турбулентным пульсациям. Характерный пространственный масштаб неоднородностей поля скоростей имеет порядок масштаба микронеоднородностей пористой среды (это размер частицы в зернистом слое), а масштаб флуктуации скорости имеет порядок масштаба средней скорости потока в канале. [c.105]

Прежде всего заметим, что статистически однородное поле концентрации является идеализацией процесса, имеющего место в ряде технических устройств, например в камере смешения, когда в канал постоянного сечения с помощью большого количества струй со скоростью, отличной от скорости спутного потока, подается примесь некоторого вещества. Обычно эффекты турбулентного перемешивания в слоях смешения столь велики, что течение в камере быстро приобретает статистически однородный характер (т.е. поля средних параметров выровнены поперек канала, а остаются только пульсации скорости, концентрации и т.д.). Полезно рассмотреть предельную ситуацию, когда в начальном сечении канала концентрация примеси принимает случайным образом только два значения z = О и z = 1 [c.87]

При турбулентном движении поле скоростей имеет иной вид. Средняя скорость потока в круглой трубе в этом случае также будет являться средней высотой тела вращения, образованного [c.22]

При этом на относительное движение налагается поле постоянных ускорений, которое суммируется с гравитационным полем, если оно есть. Рассмотрим только случай неподвижного резервуара в гравитационном поле. Предположим, что все частицы одинаковы. Предположим также, что при помощи соответствующего встряхивателя создается турбулентное движение суспензии, при котором средние скорости везде равны нулю, а турбулентность однородна и изотропна. В случае Ps р турбулентность движения жидкости и частиц не является изотропной, поскольку сила кажущегося веса частиц, входящая в уравнения движения, представляет собой вектор, проекция которого на вертикаль изменяет знак при изменении направления этой оси. [c.162]

На рис. 6-2, 6-3 приведены данные о распределении средней скорости, динамического давления и температуры в прямоструйном и обращенном гомогенном факелах. Здесь же представлены результаты расчета <и> по данным измерений <ри > и <Г>. Из графика видно, что в зоне горения турбулентного гомогенного факела наблюдается значительное увеличение скорости по сравнению со скоростью набегающего потока. Как было отмечено ранее, это связано с неоднородностью поля давления в зоне интенсивного тепловыделения. Приведенные данные свидетельствуют о качественном соответствии расчетных и экспериментальных профилей < > в прямоструйном и обращенном факеле. Последнее подтверждает сделанные выше оценки влияния пульсационных величин на <и>. [c.126]

Интенсивное перемешивание в постоянном режиме в системе соль — вода создает неоднородное в объеме турбулентное установившееся движение жидкости, несущей взвешенные частицы соли. Эти частицы последовательно попадают в различные участки поля течения, проходя их в каждом цикле движения примерно за равные промежутки времени. В среднем скорость обтекания частицы можно считать постоянной [120]. Причем скорость растворения частиц соли в движущемся потоке жидкости определяется полем течения вблизи частиц. Оно создается движением самих частиц и градиентами скорости жидкости, возникающими в основном под действием мешалки и частично под действием силы тяжести. [c.64]

Корреляция Нц. Рассмотрим, как и прежде, случай локализации точек В и В" на одной и той же оси Вследствие изотропии поля скоростей турбулентного потока должны выполняться соотношения = О, поскольку эти средние значения должны изменять знак при повороте на 180° вокруг оси х =0, так как они должны изменять знак при зеркальном отображении в плоскости Х , Жз). [c.159]

К — коэффициент поля скорости, вычисленный для первого измерения как отношение средней скорости к скорости в той же точке (в первом приближении — при выравненном потоке и турбулентном течении для центральной точки /С 0,8). [c.180]

Эти формулы, предложенные Карманом на основании соображений о подобии полей пульсационных скоростей в различных слоях сдвигового турбулентного потока, неплохо описывают ситуацию в пристенных турбулентных течениях. Однако для свободных турбулентных струй и отрывных течений их применение затруднительно, так как наличие точки перегиба в профилях средней скорости таких течений обусловливает обращение в нуль а Ж/Эу в этой точке и, следовательно, неприемлемость выражения для г т-Ряд более точных гипотез о длине пути смешения, относящихся в основном к интегральным методам расчета турбулентных пограничных слоев, приведен в [1]. [c.193]

Уравнение переноса массы в турбулентных потоках (5.40), записанное для усредненной концентрации, сравнительно просто обобщается на случай протекания в жидкости объемной химической реакции первого порядка за счет добавления реакционного члена вида К (С). Однако при нелинейной кинетике такой реакции проблема усреднения кинетической функции по существу сводится к проблеме замыкания, поскольку в этом случае средняя скорость реакции зависит не только от средней концентрации, но и от ее пульсационных составляющих. Также важна здесь и проблема идентификации процесса микросмешения или процесса диссипации флуктуаций скалярного поля концентраций, на которую обратил внимание еще Данквертс [33]. Основные подходы к решению этих проблем рассмотрены, например, в [34, 35]. [c.345]

Исследование распределения вероятностей концентрации предполагает, что заданы все гидродинамические характеристики течения, т.е. поле средних скоростей и коэффициент перемежаемости. В статистически однородном случае, когда средняя концентрация постоянна, этих характеристик достаточно для решения задачи. В турбулентных струях, поскольку средняя концентрация неизвестна, в число параметров, которые дрлжны быть заданы, нужно включить еще и величину <г>. Решение практических вопросов показывает, что удобно несколько изменить указанную постановку задачи. Дело в том, что сейчас методы расчета коэффициента перемежаемости находятся на начальном этапе развития, в то время как средняя концентрация (или, что то же, поток вещества) может достаточно надежно рассчитываться из полуэмпирических моделей турбулентности [c.70]

На рис. У-24 показаны полученные [193] поля коэффициентов продольной турбулентной диффузии (а) и поперечной диффузии жидкости (б) в барботажном слое. Видно, что поля п.т и Епоп подобны они имеют максимальное значение при безразмерном радиусе p = r/i лi0,6 и минимальное — у стенок аппарата. Это показывает, что интенсивность вихревых движений жидкости максимальна на границе между восходящими и нисходящими потоками, хотя средняя ее скорость здесь равна нулю. Заметим, что для [c.196]

Настоящая статья носвящепа построению приближенного метода газодинамического расчета и экспериментальному исследованию свободного турбулентного диффузионного газового факела, образованного горелкой типа труба в трубе . При этом задачей расчета были нахождение полей средних по времени скоростей, температур и концентраций, а также координат осредненной поверхности фронта пламени в любом поперечном сечении факела без разделения его на участки. [c.52]

Предложена модель турйулентного перемешивания, позволяющая решать различные задачи турбулентного горения и смешения, а также раздельно оценивать влияние на горение скорости тепловыделения, молекулярной теплопроводности, диффузии, параметров турбулентности и т. д. Получено качественное совпадение результатов расчета и опытных данных. Показано, что по рассчитанным ско ростям горения можно на основе статистического описания пламени рассчитывать поля средних температур в факеле. [c.155]

Частицы А. размером менее 1 мкм всегда прилипают к твердым пов-стям при столкновении с ними. Столкновение частиц друг с другом при броуновском движении приводит к коагуляции А. Для монодисперсных А. со сферич. частицами скорость коагуляции и/Л= — где и-число частиц в единице объема, К-т. наз. коэф. броуновской коагуляции. В континуальном режиме К рассчитывают по ф-ле Смолуховского = 4яйрОр, в свободномолекуляр-ном-по ф-ле К = л1/2- рИрр, где Кр-средняя скорость теплового движения аэрозольных частиц, р-коэф., учитывающий влияние межмол. сил и для разл. в-в имеющий значение от 1,5 до 4. Для переходного режима точных ф-л для вычисления К не существует. Помимо броуновского движения коагуляция А. может иметь и др. причины. Т. наз. градиентная коагуляция обусловлена разностью скоростей частиц в сдвиговом потоке кинематическая-разл. скоростью движения частиц относительно среды (напр., в поле гравитации) турбулентная и акустическая-тем, что частицы разного размера сближаются и сталкиваются, будучи в разной степени увлечены пульсациями или звуковыми колебаниями среды (последние две причины существенны для инерц. частиц размером не менее 10 м). На скорость коагуляции влияет наличие электрич. заряда на частицах и внеш электрич. поля. [c.236]

Свойства данного турбулентного потока в среднем остаются неизменными. Для того чтобы охарактеризовать эти свойства, были предложены различные модели явления. Наиболее известной из них является модель турбулентной среды, предложенная Прандтлем. По аналогии с теорией движения молекул, где коэффициент дуффузии О принимается равным трети произведения длины пути свободного пробега молекул X на среднюю скорость молекул с, турбулентный перенос в модели Прандтля условно характеризуется средним по времени коэффициентом турбулентного обмена е = = /ш, где / — масштаб (или путь) турбулентности т — пульсацион-ная скорость, равная разности между мгновенной скоростью и средней по времени скоростью потока или частицы. Размерность коэффициента турбулентного обмена та же, что и размерность коэффициентов диффузии, температуропроводности и кинематической вязкости, т. е. м /с. В статистических теориях турбулентности для характеристики структуры поля турбулентного потока используются статистические соотношения (корреляции) между различными составляющими скорости. [c.30]

На каплю, помещенную в поле однородной и изотропной турбулентности, действуют следующие силы со стороны внешней жидкости динамический напор Q = kfPeU /2, где — коэффициент, имеющий порядок 0,5 — плотность внешней жидкости и скорость внешней жидкости относительно капли сила вязкого трения F - где — коэффициент вязкости внешней жидкости У= (4ео/ 15лл г) "2 — средняя скорость сдвига о — удельная диссипация энергии Vs = Це/Ре коэффициент кинематической вязкости. Кроме того, на поверхность капли действует сила поверхностного натяжения = IZ/R, где S — коэффициент поверхностного натяжения R — радиус капли. В зависимости от того, какая из внешних сил, действующих на поверхность капли, доминирует, возможны два механизма дробления капли. [c.275]

Для построения математической модели барботажной колонны, позволяющей смоделировать сложное движение многофазного газо-жидкостного турбулентного потока, был применен подход Эйлера — Лагранжа. На первом этапе находилось поле скоростей циркуляционных течений газо-жидкостного потока в колонне заданной геометрии из приближенного решения уравнений Навье — Стокса. На рис. 3.3.6.2 показано расчетное поле скоростей в барботажной колонне. Средние скорости Щ1ркуляции в восходящем потоке = 0,4 м/с, в нисходящем Мн = 0,17 м/с. Коэффициент псевдотурбулентной диффузии пузырей (из опытных данных) — 0,0003 м /с. [c.206]

Более полное представление о пульсационной структуре коаксиальной струи дают графики на рис. 7-21, на которых для одного из значений параметра т представлены результаты подробных измерений пульсационной скорости и напряжения турбулентного трения в поле течения струи. Эти данные свидетельствуют о значительном влиянии низкочастотных пульсаций не только на средние, но и на пульсационные величины. Степень влияния низкочастотных пульсаций существенно зависит от соотношения скоростей смешивающихся потоков. Она максимальна при малых. значениях параметра т и минимальна при т>1. При относительно низкой скорости спутного потока (т = 0,2) в начальном участке струи с повышенным уровнем начальной турбулентности резко возрастает интенсивность пульсаций и напряжение турбулентного трения. Это приводит к значительному расширению пограничного слоя и более быстрому затуханию средней скорости. На значительном удалении от среза сопла, т. е. в той области, где превалирующее значение имеет градиентный перенос, интенсивность пульсаций и напряжение трения в струях с повышенным уровнем турбулентности оказываются более низкими, чем в струях с естественным уровнем начальной турбулентности. При увеличении скорости спутного потока влияние низкочастотных пульсаций заметно ослабевает. [c.181]

Течение жидкости в открытых каналах, желобах, лотках и неза-топленных трубах может происходить в условиях неустановившегося и установившегося движения. Однако, для решения ряда практических задач оказывается достаточным рассмотрение равномерного движения жидкости, т. е. такого установившегося движения, при котором скорость частиц жидкости вдоль потока остается постоянной, а потому средняя скорость в любом сечении потока не изменяется (и = соп81). Обычно при рассмотрении закономерностей турбулентного течения жидкости в открытых каналах поле истинных скоростей заменяется полем осредненных скоростей. [c.161]

Однако критическое значение критерия Рейнольдса, характеризующее переход от ламинарного режима к турбулентному (или к его переходной области), существенно различается в зависимости от типа процесса. Так, при транспортировании потоков по трубам, а также для трубчатых реакторов Ке р == 2300 (причем ш — средняя скорость движения потока, й — диаметр трубы или аппарата, р и Л — плотность и вязкость потока), при осаждении в гравитационном поле Кбкр = 0,2 (где оу— скорость осаждения частицы, — диаметр частицы, риц — плотность и вязкость среды, в которой происходит осаждение), при перемешивании КСкр = 50 (здесь ш — я ( д, где п — частота вращения мешалки, а — диаметр мешалки, р и д- плотность и вязкость перемешиваемой среды). Значение Ке р при движении двухфазных и многофазных потоков установить затруднительно, так как в отдельных случаях невозможно однозначно решить вопрос выбора определяющего линейного размера, а также скорости. Поэтому при описании экстракционных процессов с помощью критериальных уравнений, т. е. в безразмерной форме, необходимо раскрыть обозначения величин, включаемых в традиционно используемые гидродинамические критерии (Рейнольдса, Фруда, Архимеда, Лященко и т. д.). [c.76]

При турбулентном движвнии поле скоростей имеет иной вид. Средняя скорость потока в круглой трубе и в этом случае также будет являться средней высотой тела вращения, образованного полем скоростей. В этих условиях для турбулентного потока определение средней скорости расчетным методом становится затруднительным. [c.29]

При доказательстве эквивалентности источников было принято, что плотность oTv oжeний тял елой примеси на земле g прямо пропорциональна концентрации ее С у земли (на высоте- шероховатостей подстилающей поверхности 2о). Это допущение справедливо при гравитационном механизме оседания примеси на землю. При других механизмах g прямо пропорциональна не только С, но и некоторым другим параметрам при инерционном и турбулентном механизмах осаждения — Си средней скорости ветра и, при термофоретическом — Си градиенту температуры, при электростатическом — Си произведению величины заряда частиц на напряженность электростатического поля. Следовательно, для соблюдения эквивалентности источников при негравитационном оседании дополнительный параметр должен-быть одинаков. [c.63]

Наконец, остановимся еще на одном оригинальном методе измерения величины и направления вектора скорости, основанном на использовании миниатюрного однотрубчатого пневмонасадка, последняя версия которого изложена в [91 ]. Основная идея его применения в принципе та же, что и, например, пятиканального зонда. Однако для измерения четырех давлений используется всего одна скошенная под углом 45° трубка диаметром 0.635 мм, поворачиваемая вокруг своей оси на угол <р = О , 90 , 180° и 270°. Дополнительное же измерение полного давления выполняется второй трубкой (концентрически расположенной с первой) с нормальным срезом и внешним диаметром 1.561 мм, которая в нужный момент выдвигается вперед, перекрывает скошенное приемное отверстие первой трубки, воспринимая полное давление в той же точке поля потока. Приведена конструкция самого механического устройства для однотрубчатого насадка, излагается алгоритм калибровки и представлены некоторые результаты измерений в области течения, формирующейся вблизи передней кромки крыла перед его сопряжением с плоской поверхностью. Результаты измерений профилей средней скорости, а также углов рыскания и тангажа в зоне течения между основным вихрем и передней кромкой крыла при = 22.2 м/с показали высокую надежность методики и целесообразность ее использования в сильно скошенных турбулентных течениях. Погрешность измерения углов направления потока оценивается в 0.1°. [c.32]

Напомним, что при обтекании двугранного угла на расстоянии порядка 3—4 толщин пограничного сюя от ребра угла, течение имеет такой же характер, как на плоской пластине. Рассмотрим сначала основные свойства неравновесного турбулентного пограничного слоя в двумерной области течения угловой конфигурации. Предварительно заметим, что при изучении настедственных явлений в турбулентном пограничном слое следует уделять особое внимание обоснованию равновесности течения в зоне предполагаемого месторасположения источника возмущений. С этой целью в [24 ] выполнены достаточно подробные измерения распределения статического давления по длине пластины, а также средней скорости в пограничном слое и ее пульсационных составляющих в полосе частот от 1 до 50-10 Гц в сечениях л = 58, 300, 600, 900, 1200, 1500, 1800, 2108 мм в отсутствие источника возмущений. Полученные результаты позволили выявить протяженность зоны возмущений, вызванной градиентным полем течения в окрестности передней кромки и тем самым определить местоположение цилиндра для последующих исследований неравновесного течения. В качестве первого шага это было сделано на основе данных о профилях средней скорости в пограничном слое, хорошо согласующихся с результатами численного расчета, а также распределений интегральных параметров Re , Re , H (рис. 5.3) по длине пластины, где [c.264]