Пограничный слой и внешний поток

Плотности Рср = 80 кг/м соответствует величина паросодержания ф = 0,92. В пограничном слое струи паросодержание изменяется от единицы на внутренней границе до нуля на внешней, т.е. представлены все возможные состояния между паром и жидкостью пар, пар с каплями жидкости, пена, барботажный слой, жидкость. Авторы работы [10] установили, что даже при струнном режиме значительное количество газа переносится пузырьками. Так, при скоростях истечения от 2,5 до 80 м/с для сопел диаметрами 2—10 мм отношение количества газа, переносимого пузырями, к количеству газа, перенесенного в чисто струйном потоке, составляет соответственно 0,64 и 0,33. [c.83]

Происходит полное смыкание пограничных слоев внешнего потока и струи, факел распространяется в практически неподвижной среде. В отличие от этого в непосредственной близости к соплу фронт пламени устанавливается в зоне смешения двух спутных потоков и на его местоположение влияет соотношение динамических давлений в струе и потоке. Между этими предельными областями горения находится промежуточная область, в которой в той или иной мере [c.95]

В фундаментальной монографии [24] рассмотрены многочисленные задачи конвективного теплообмена в отсутствие фазовых превращений вынужденно движущегося теплоносителя. Анализируется физическое содержание дифференциальных уравнений ламинарного и турбулентного движения и распространения температуры в потоке теплоносителя. Рассматриваются предельные возможности теоретических методов и численных решений. Предпочтение отдается численным методам. Анализ проводится на основе дифференциальных уравнений для сдвигового (пограничного) слоя внешней задачи теплообмена. Рассматриваются также задачи теплообмена внутри каналов. [c.239]

Интенсивность внешнего тепломассообмена при термической сушке зависит от разности концентрации паров влаги в пределах пограничного слоя и температуры сушильного агента. Разность температур между основной массой сушильного агента и поверхностью влажного материала обеспечивает подвод теплоты, а разность концентраций поперек пограничного слоя создает поток паров влаги от поверхности влажного тела. [c.268]

При рещении стационарной внешней задачи в приближении диффузионного пограничного слоя уравнение конвективной диффузии (4.42) преобразовывалось к виду (4.96) и функция тока раскладывалась в ряд Тейлора по степеням V = 1—/ . В качестве граничного условия по в гипотетически предполагалось, что концентрация в лобовой точке в =тг) равна концентрации набегающего потока. В данном приближении удалось получить решение только для д <б (1) ид > 1 - формулы (4.121) и (4.122). [c.202]

Для упрощения предполагаем, что в пограничном слое газового потока химических реакций не происходит и не действуют никакие внешние силы, кроме силы тяжести, а также пренебрегаем вязкой [c.539]

Струя, вытекающая в покоящуюся среду той же плотности, называется затопленной. Струя, выйдя из сопла, соприкасается с неподвижной жидкостью (газом), в результате чего в ней образовывается пограничный слой. Внешней границей этого слоя будет плоскость, где составляющие скорости вдоль оси X. равны нулю (u = 0). По мере движения струи толщина пограничного слоя (в направлении внутрь струи) увеличивается. Внутренней границей пограничного слоя является плоскость, на которой скорость потока равна скорости истечения (у = с о)-Та часть струи, где скорость остается равной скорости истечения, называется ядром постоянных скоростей. За начальным участком струи располагается переходный, за ним идет основной участок струи. В основном участке струи во всех сечениях наблюдается один и тот же угол турбулентного расширения струи независимо от характера насадка, из которого происходит истечение. Турбулентность, образующаяся при истечении, влияет на движение струи в начальном и переходном участках. На основном участке струи наблюдается один и тот же характер турбулентности, определяющийся взаимодействием движущегося вещества струи и безграничной неподвижной среды, окружающей струю. Это положение, выдвинутое Е. И. Поляковым [101, было им подтверждено экспериментально. Поэтому на основном участке относительные значения параметров струй, вытекающих из разных насадков, одинаковы. [c.19]

Диффузия вещества А из ядра потока через пограничный слой к внешней поверхности частицы катализатора. [c.122]

П. Процесс теплоотдачи от шара в слое к газовому потоку — внешняя задача теплообмена. В отличие от обтекания одиночных тел в данном случае на формирование пограничного слоя влияют соседние шары. Они разбивают пространство вокруг шара на" отдельные зоны, дробят поток на струи, создают вихревые зоны в кормовых областях. Чем плотнее укладка шаров, тем больше число контактов каждого шара с соседними и тем сильнее выражено влияние последних, приводящие к уменьшению средней толщины пограничных слоев. Следовательно, порозность влияет не только на скорости газа в слое, но и на толщину пограничных слоев, образующихся на поверхности шаров. Поэтому эквивалентный диаметр для зернистого слоя э = 4е/а может служить геометрическим масштабом процесса теплоотдачи шаров в слое и характеризовать среднюю толщину пограничных слоев. В данном случае использования э при больших Кеэ не связано с рассмотрением течения газа в слое как внутренней задачи движения по ряду криволинейных каналов, а означает только, что определяющий размер для зернистого слоя не равен размеру его элементов, а зависит от геометрии свободных зон между ними. [c.151]

Общий принцип интенсификации конвективного теплообмена был разработан 3. Ф. Чухановым, который указал, что наиболее выгодным режимом является турбулентный в трубах и пограничном слое при внешнем обтекании. тел. Турбулизация потока может быть достигнута как в результате увеличения скорости потока и его колебаний, так и в 154 [c.154]

За последние 15 лет советскими и зарубежными учеными выполнены обширные теоретические и экспериментальные исследования в области трения, тепло- и массообмена при вдуве газа в пограничный слой или при отсасывании его через пористую стенку. Между этими процессами и процессами тепло- и массообмена при конденсации пара из парогазовой смеси существует аналогия, основанная на том, что их интенсивность зависит как от условий обтекания внешним потоком поверхности обмена, так и от плотности поперечного потока вещества. [c.160]

Перенос вещества из потока газов к внешней поверхности зерен происходит двумя. способами . нормальной (обычной молекулярной) диффузией и конвекцией. Промышленные процессы проводятся в условиях интенсивного движения реагирующего газа при этом в основной части потока нормальная диффузия играет пренебрежимо малую роль, а благодаря конвекции достигается выравнивание состава по сечению аппарата. Вблизи внешней поверхности зерен создается тонкий слой, внутри которого концентрация реагентов меняется от значений в основном потоке Ср до концентраций на внешней поверхности зерен С , определяемой соотношением скоростей тепло- и массопереноса и химической реакции. Эта область называется диффузионным пограничным слоем. Поток вещества сквозь диффузионный пограничный слой сферического зерна катализатора определяется из уравнения [c.53]

Если происходит отрыв потока, то исходная концепция пограничного слоя становится непригодной. В таких случаях для описания течения в отрывной зоне и в следе за телом необходимо использовать дополнительные модели. В рамках такого подхода возможно использование модифицированной концепции пограничного слоя, подразумевающей разбиение всего поля течения на ряд взаимодействующих друг с другом областей, таких, как область ие-вязкого внешнего течения, присоединенный пограничный слой, свободный пограничный слой на границе отрывной зоны, область отрыва (застойная зона) и след, расположенный за областью отрывного течения конечной длины. [c.135]

Рис. 6.11. Распределение скорости в пограничном слое при наличии градиента давления во внешнем потоке

Попытка усовершенствования дискретной модели внешнего теплообмена была сделана Буевичем [186]. Вместо формального введения толщины пограничной пленки 6 = 6 + /6 (с неизвестным значением Ь), за пределами которой устанавливается температура ядра потока, он предложил схему расчета, при которой эта толщина получалась бы автоматически. По этой схеме зерна слоя хаотически поодиночке входят на различную глубину I в пограничный слой, проводят там некоторое время т= Ию, нестационарно прогреваются и уходят обратно, унося с собой приобретенную теплоту. [c.143]

Испарение влаги с поверхности материала. Этот процесс происходит главным образом вследствие диффузии пара через пограничный слой воздуха у поверхности материала (внешняя диффузия). Таким путем осуществляется перенос до 90% всей влаги он обусловливается движущей силой — разностью концентраций или разностью парциальных давлений пара у поверхности материала и в окружающей среде р . Помимо диффузионного потока перенос влаги будет происходить также за счет термодиффузии вследствие перепада температур в пограничном слое. В условиях конвективной сушки, при относительно низких температурах, перенос влаги за счет термодиффузии пренебрежимо мал. [c.610]

При гетерогенных реакциях горения или процессах испарения молекулярная диффузия и теплопроводность осуществляются только внутри сравнительно тонкого пограничного слоя у поверхности, так как внешний газовый поток является большей частью турбулентным. Тем не менее, в этом случае именно процессы переноса в пограничном слое являются решающими для процесса горения или испарения. Интенсивность переноса вещества и тепла в турбулентном потоке во много раз превосходит интенсивность переноса в пограничном слое. Поэтому скорость тепло- и массообмена поверхности с потоком в основном определяется молекулярным переносом в пограничном слое. [c.80]

Распределение парциальных давлений в приведенной пленке для наиболее общего случая представлено на рис. 7-6. В пределах пограничного слоя возможно различное соотношение между парциальными давлениями СО и 65. Около углеродной поверхности кислород чаще всего находится в недостатке, т. е. рх <Рз. Около внешней границы приведенной пленки А, наоборот, Рз<Ср1. в первой области выгорание СО определяется концентрацией кислорода, а во второй — концентрацией СО. Баланс потоков для этого случая имеет вид (если пренебречь влиянием кривизны поверхности) [c.152]

Как следует из соотношения (20), давление поперек пограничного слоя остается постоянным. Поэтому продольные градиенты давления в пограничном слое и во внешнем потоке совпадают. Дифференцируя по х интеграл Бернулли ( 4 гл. I), который связывает значения давления и скорости при течении идеального газа, получим [c.289]

Если обтекаемая пластина теплоизолирована, то g (0) = 0 и > = 0, g(oo) = a=l. Следовательно, в этом случае температура торможения остается постоянной в поперечном сечении пограничного слоя, а температура поверхности равна температуре торможения внешнего потока [c.293]

Описанные результаты относятся к наиболее простым случаям течения в ламинарном пограничном слое. При более сложной форме обтекаемой поверхности и произвольном распределении параметров внешнего потока необходимо решать систему уравнений в частных производных (31), (32) численными методами. Наряду с разработкой численных методов были сделаны попытки создать приближенные методы расчета, основанные на решении интегральных соотношений, составленных для всего пограничного слоя. Составим интегральное соотношенпе импульсов при установившемся течении в пограничном слое сжимаемой жидкости. Применяя уравнение количества движения к элементу пограничного слоя длины dx и единичной ширины, получим ( 5 гл. I) [c.299]

Так как скорость на границе пограничного слоя равна скорости внешнего потока щ, то количество движения, вносимое этой массой жидкости в рассматриваемый объем, будет [c.300]

Рассмотрим сначала пограничный слой несжимаемой жидкости при заданном произвольном распределении скорости во внешнем потоке. Профили скорости в пограничном слое будем описывать многочленом четвертой степени (следуя Польгаузену) [c.302]

При наличии градиента давления во внешнем потоке течение в пограничном слое становится более сложным, чем при обтекании плоской пластины. Так как давление остается постоянным поперек пограничного слоя, то влияние градиента давления во внешнем потоке распространяется на весь пограничный слой. Это влияние в основном сводится к изменению профиля скорости в пограничном слое. [c.329]

Причину такого изменения профиля скорости можно понять, если рассмотреть следующую упрощенную схему течения. Пусть в некотором сечении пограничного слоя имеется профиль скорости и (г/), причем на границе пограничного слоя и Ъ) = щ. На некотором малом расстоянии Аа от этого сечения давление во внешнем потоке, а следовательно, и во всем пограничном слое изменится на Ар. Пренебрегая силами трения и считая, что течение происходит параллельно стенке, для каждой струйки жидкости можно написать уравнение Бернулли [c.329]

Этот пример был выбран не только для иллюстрации уравнения (22), но также и для пояснения такого важного понятия, как самопоглощение. В численном примере ядро газа между tf l и I—/д =9 в основном непрозрачно. В этом случае плотность потока падающего излучения q на внешней стороне пограничного слоя равна полной величине В -=С Т, а плотность потока эф< )ек-тивного излучения на стенке 7% составляет (0,5) = =0,0625 от излучения газа. Однако плотность потока результирующего излучения на стенке составляет лишь 0,4945 от разности С Т —С Тш, а не 1—0,0625. В пограничном слое плотность потока падающего излучения на стенке уменьигается в результате поглощения, которое превосходит испускание. При фиксированном отношении будем увеличивать i = л дL от нуля до бесконечности. При Sд /L=0 степень чер ноты канала возрастает как 1—2 з( /.), т. е, сначала линейно, как 2 (среднегеометрическая длина пути луча равна 2), а затем более медленно, достигая максимального значения 1. При бдг,//- 0 из уравнения (23в) находим, что степень черноты капала возрастает сначала линейно, как (2—Ь[ц1Ь)(1, затем более медлсиио до достижения максимального значения и далее при стремлении оо снова приближается к нулю, как 2/[3 (бд /L)i ]. Качественно такой же эффект наблюдается в сажистых пламенах горящей нефти и в камерах сгорания это означает, что с увеличением размера пламеии сначала возрастает радиационный поток [c.504]

Уравнение энергии пограничного слоя внешне выглядит совершенно так же, как и уравнение количества движения пограничного слоя. Однако имеется два существенных отличия. В уравнении энергии (7-5) величины и и у должны рассматриваться как известные параметры, определяемые из решений уравнений движения. Соответственно уравнение энергии пограничного слоя есть линейное уравиение относительно температуры, что с математической точки зрения значительно упрощает задачу получения решений этого уравнения, поскольку здесь применим принцип суперпозиции. Это означает, что как только некоторое число решений этого уравнения становится известно, новые решения легко получить добавлением или вычитаннем любого из известных решений. Другое отличие между двумя уравнениями связано с тем фактом, что член, соответствующий градиенту давления, не содержится в уравнении энергии. Исходя из этого, можно предположить и это будет подтверждено позже, что влияние на теплообмен изменений давления вдоль поверхности меньше, чем на такие параметры потока, как лобовое сопротивление. [c.218]

Условия (2.2) были сформулированы и использовались в [88-91 В частности в [89] при обтекании тел диссоциированным азотом было показано, что если на внешней границе пограничных слоев гиперзвукового потока и моделируюш его его дозвукового наблюдается химическое равновесие, то при выполнении (2.2) хорошо согласуются не только тепловые потоки к телу и модели, но и профили температуры и концентраций компонентов поперек пограничного слоя. Поэтому условия (2.1) или (2.2) позволяют моделировать не только передачу тепла, но и гарантируют повторение термодинамических процессов на поверхности. В [83] они использовались для анализа феноменологических моделей, описыв аюгцих каталитические свойства поверхности высокотемпературной многоразовой теплоизоляции аппаратов Буран и Спейс Шаттл . [c.45]

Ламинарный профиль однофазного течения был значительно более наполненным, чем классический теоретический профиль Блазиуса (аи 0) вследствие турбулентности внешнего потока (в условиях данных экспериментов (Ти 6, 5%). Традиционный профиль Блазиуса для ламинарного пограничного слоя однофазного потока на плоской пластине представляется в координатах UxfUxo = /(<р), где ip = y JUxofvx. При значении v = 5,0 относительная скорость Ux/Uxo = 0,99, т. е. это значение определяет толщину пограничного слоя <5э9, а именно, Sqq/x = 5/ Zne ". При использовании такого традиционного определения растянутая погранслойная координата (р связана с относительной координатой у = у/Sqq соотношением (р = 5 у/6дд) = 5у. На рис. 5.38 профиль Блазиуса построен для экспериментального значения gg = 0,85 мм. Измерительное сечение отстоит на расстояние х = 23, б мм, что соответствует R x = 2,1 10 , отсчитываемому от передней критической точки вдоль обтекаемой поверхности. При соблюдении указанных выше соотношений между (5gg/х и R x, характерных для обтекания невозмущенным потоком плоской пластины, расчетное значение <5дд = 0,81 мм, что лишь на несколько процентов отличается от измеренного значения на стержне с полусферическим затуплением. Это согласуется с литературными данными [29], согласно которым турбулизация внешнего потока должна приводить к росту толщины ламинарного пограничного слоя. [c.160]

Струя, вытекающая в покоящуюся среду той же плотности, называется затопленной. Струя, выйдя из сопла, соприкасается с неподвижной жидкостью (газом), образуя пограничный слой. Внешней границей этого слоя будет плоскость, где составляющие скорости вдоль осих равны нулю (у = 0). По мере движения струи толщина пограничного слоя (в направлении внутрь струи) увеличивается. Внутренней границей пограничного слоя является плоскость, на которой скорость потока равна скорости истечения (и = Уо). Та часть струи, в которой скорость остается равной скорости истечения, называется ядром постоянных скоростей. За начальным участком струи располагается переходный, за которым 1щет основной участок струи. В основном участке струи во всех сечениях наблюдается один и тот же угол турбулентного расширения струи независимо от характера насадка, из которого происходит истечение. Турбулентность, образующаяся при истечении, влияет в основном на движение струи в начальном и переходном участках. На основном участке струи наблюдается один и тот же [c.20]

Рассматривается конвективный массо- и теплоперенос при малых и средних значениях Ке для случаев обтекания частиц. Циркуляционное движение жидкости внутри капель играет существенную роль при расчете массопередачи в случае лимитирующего сопротивления дисперсной фазы. Для такого режима наблюдается нестационарный характер процесса массопередачи, что при больших значениях Ре приводит к зависимости критерия Шервуда или Нуссельта от критерия Фурье. Внешний массо- и теплообмен при больших Ре стационарен и описывается уравнениями диффузионного пограничного слоя. При исследовании решений этих уравнений показано, что для расчета величины массового потока достаточно знать распределение вихря по поверхности твердой сферы или касательной составляющей эрости по поверхности капли и газового пузырька. Обсуждены гранр цы применимости погранслойных решений при увеличении отношения вязкостей дисперсной и сплошной фаз. Общий случай соизмеримых фaJ0выx сопротивлений описан обобщенной циркуляционной моделью. Закономерности массо-и теплопереноса при лимитирующих сопротивлениях сплошной и дисперсной фаз и общий случай соизмеримых фазовых сопротивлений рассмотрены в разделах 4.2—4.4. [c.168]

Реакция на. внешней поверхности. При дальнейшем увеличении модуля Тиле процесс переходит во внешнекинетический или внешнедиффузионный режим. Первый из них встречается в процессах на пористых катализаторах Довольно редко. Нетрудно видеть, что два вышеупомянутых условия осуществления внешнекинетического режима (стр. 108) могут быть одновременно удовлетворены только в том случае, если выполнено неравенство D/d DJ8. Последнее возможно либо при настолько быстром обтекании пористой частицы потоком газа, что толщина диффузионного пограничного слоя б будет много меньше характерного размера неоднородности зерна i , Либо в случае, когда пористость частицы незначительна и величина а = D D аномально мала. При D/d > DJ8 процесс переходит непосредственно из внутридиффузионной области во внешнедиффу-аионную, минуя внешнекинетическую для частиц с развитой пористостью этот случай является наиболее типичшш. [c.111]

А. Введение. При поперечном обтекании жидкостью одиночной трубы на ее поверхности, начиная от критической точки, формируется ламинарный пограничный слой, отрыв которого происходит в некоторой точке периметра. Это приводит к образованию за трубой симметричной стационарной пары вихрен и рециркуляционной зоны. Если число Рейнольдса Йе>40, то течение в рециркуляционной зоне становится неустойчивым и происходит периодический срыв вихрей. Ламинарный пограничный слой отрывается при Ф=82°, где Ф — угол, отсчитываемый от передней критической точки. При дальнейшем росте числа Ке достигается критический режим (Ке>2-10 ), характеризующийся тем, что переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный происходит раньше, чем пограничный слой отрывается. При этом точка отрыва сдвигается вниз по потоку до Ф=140°. Частота срыва вихрей характеризуется числом Струхаля 5т 1й1и, где ( — частота срыва вихрей (1 — диаметр трубы. На практике в диапазоне изменения числа Рейнольдса от 300 до 2-10 можно считать, что для одиночной трубы число 5г—0,2. В критической области оно возрастает до 0,46, а затем при Ке - 3,5-10 уменьшается до 0,27 1]. В случае несжимаемой жидкости распределение скорости и давления на внешней границе пограничного слоя описывается уравнением Бернулли [c.140]

Примером изобарического течения может быть, в частности, сверхзвуковое течение у твердой стенки. Пограничный слой вблизи такой стенки образуется в результате непрерывного торможения потока силами внешнего воздействия (трения). В итоге величина скорости течения в нем уменьшается при р = onst от сверхзвукового до небольшого дозвукового значения. [c.217]

Жидкость, заторможенная в пограничном слое, в некоторых случаях не прилегает ио всей обтекаемой поверхности тела в виде тонкого слоя. Таким особым случаем является движение вязкой жидкости вдоль стенки против нарастающего давления во внешнем потоке (течение в диффузоре). Как показывают результаты многочисленных опытов и теоретические оценки ( 2), давление остается постоянным иоиерек пограничного слоя, следовательно, продольный градиент давления, который имеется во внешнем потоке, оказывает влияние на весь пограничный слой. Если положительный градиент давления достаточно велик, то слои жпдкостп, прилегающие непосредственно [c.282]

Существует два способа расчета параметров жидкости в пограничном слое. Первый способ заключается в численном решении системы дифференциальных уравнений пограничного слоя, впервые полученных Прандтлем, и основывается на использева-пии вычислительных машин. В настоящее время разработаны различные математические методы, позволяющие создавать рациональные алгоритмы для решения уравнений параболического типа, к которому относится уравнение пограничного слоя. Такой подход широко используется для определения характеристик ламинарного пограничного слоя. Развиваются приближенные модели турбулентности, применение которых делает возможным проведение расчета конечно-разностными численными методами и для турбулентного потока. Второй способ состоит в нахождении методов приближенного расчета, которые позволяли бы получить необходимую информацию более простым путем. Такие методы можно получпть, если отказаться от нахождения решений, удовлетворяющих дифференциальным уравнениям для каждой частицы, и вместо этого ограничиться отысканием решений, удовлетворяющих некоторым основным уравнениям для всего пограничного слоя и некоторым наиболее важным граничным условиям на стенке и на внешней границе пограничного слоя. Основными уравнениями, которые обычно используются в этих методах, являются уравнения количества движения и энерпш для всего пограничного слоя. При этом, однако, необходимо задавать профили скорости и температуры. От того, насколько удачно выбрана форма этих профилей, в значительной степени зависит точность получаемых результатов. Поэтому получили распространение методы расчета параметров пограничного слоя, в которых для нахождения формы профилей скорости и температуры используются дифференциальные уравнения Прандтля или их частные решения. Далее расчет производится с помощью интегрального уравнения количества движения. [c.283]

Эти величины имеют определенный физический смысл. Толщина вытеснения есть расстояние, на которое отодвигаются от тела линии тока внешнего течения вследствие уменьшения скорости и изменения плотности в пограничном слое. Толщина потери ил1пульса есть толщина слоя газа с постоянными параметрами и импульсом, равным разности импульсов потока газа с неравномерной плотностью тока, но постоянной скоростью ио и потока с переменными значениями скорости и плотности. [c.302]

Эти расчеты показали, что критическое число Рейнольдса уменьшается при увеличении числа Мо внешнего потока при отсутствии теплоотдачи от пластины. Охлаждение пластины приводит к увеличению критического числа Рейнольдса при постоянном зпачепии числа Мо, т. е. оказывает стабилизирующее влияние на пограничный слой. [c.312]