Каскадные процессы в МГД-турбулентности

Турбулентное движение в грубом приближении можно представить в виде множества вихрей различных масштабов. Масштаб наибольших вихрей порядка толщины пограничного слоя. Эти вихри, характеризующие пульсационное движение, как и другие, черпают энергию из усредненного движения, а затем передают ее вихрям меньшего масштаба. Последние передают энергию еще меньшим вихрям и т.д. В самых мелких вихрях энергия жидкости превращается в теплоту. Говорят, что в этом случае происходит диссипация кинетической энергии жидкости вследствие работы сил вязкости. Отмеченный каскадный процесс передачи энергии является характерной чертой турбулентного движения. Другой его особенностью является трехмерность пульсационных движений (мгновенные значения скорости в произвольной точке турбулентного потока всегда зависят от трех координат х, у и г). [c.190]

Последний, седьмой раздел посвящен каскадным моделям турбулентности - простейшим моделям развитой турбулентности, доказавшим свою эффективность в моделировании свойств турбулентности в инерционных интервалах при очень высоких числах Рейнольдса. Эти модели, являясь динамическими системами относительно высокого порядка (несколько десятков уравнений), описывают каскадные процессы в широком интервале масштабов. Дано изложение методов построения моделей этого типа, приведены примеры построения моделей для различных турбулентных течений и рассмотрены некоторые результаты их применения. [c.5]

В развитой турбулентности можно ожидать появления двух инерционных интервалов. В больших масштабах (малых волновых числах к<к ) каскадный процесс определяется скоростью диссипации энергии 8 и анализ размерности естественно приводит нас к формуле Колмогорова [c.49]

В турбулентном потоке сосуществуют вихри самого различного масштаба, но наиболее эффективные взаимодействия происходят между вихрями (структурами), близкими и в физическом, и в фурье-пространстве. Первое очевидно - чтобы вихри взаимодействовали, они должны перекрываться в пространстве. Второе утверждение составляет основу концепции каскадных процессов - взаимодействуют вихри сравнимых размеров (если размеры не сопоставимы, то маленькие вихри просто переносятся большими без обмена энергией). Это заставляет обратиться к поиску специальных функций, более точно соответствующих структуре турбулентного потока. [c.72]

Каскадная абсорбционная колонна турбулентного контакта была использована для работы с растворами карбонатов натрия и кальция [653] . В абсорбере применяется насадка, не допускающая захлебывания она представляет собой сферы низкой насыпной плотности, размещенные между ограничивающими решетками достаточно далеко друг от друга, что позволяет им двигаться турбулентно и беспорядочно. На такой насадке достигается высокая степень абсорбции при больших скоростях жидкости и газа и небольшом перепаде давления. Применяемое оборудование не забивается и поэтому может быть использовано для очистки запыленных газов или даже в тех случаях, когда в процессе реакции образуются твердые продукты. Исследования, проведенные на опытном четырехступенчатом абсорбере, показали, что эффективность удаления оксида серы (IV) составила 88—96% для карбоната натрия и 78—87% для карбоната кальция. [c.133]

Сравнение результатов, получаемых при решении иерархических уравнений, с результатами прямого численного моделирования двумерной турбулентности показывает, что модель не воспроизводит характерных для двумерной турбулентности когерентных вихрей и связанного с ними крутого участка спектра. Причиной тому служит отсутствие в модели взаимодействий между вихрями-соседями (нет горизонтальных связей в иерархическом дереве рис.6.7.). Модель теряет, таким образом, черты турбулентности, связанные с процессами самоорганизации в физическом пространстве. В то же время она наглядно иллюстрирует тот факт, что неоднородность каскадного процесса (перемежаемость) возникает и благодаря самим нелинейным взаимодействиям обмена энергии в иерархической структуре. [c.87]

Фрик п.г. Моделирование каскадных процессов в двумерной турбулентной конвекции // Журнал прикладной механики и технической физики. 1986. N.2. С.71-79. [c.124]

Каскадные процессы в МГД-турбулентности [c.130]

Каскадные модели являются спектральными моделями турбулентности, так как описывают процессы переноса энергии по спектру. Покажем, как получить простую каскадную модель с помощью фурье-представления уравнений Навье - Стокса. Для этого запишем уравнение движения для компонент поля скорости [c.110]

Быстрые химические процессы полимеризации изобутилена эффективно протекают в потоках в трубчатых турбулентных аппаратах струйного типа. Использование трубчатых аппаратов диффузор-конфузорной конструкции [22] решает чрезвычайно важную проблему, связанную с созданием и обеспечением по всей длине аппарата развитого турбулентного смешения, в том числе и при работе с высоковязкими жидкостями. При применении трубчатого цилиндрического аппарата постоянного диаметра, как уже отмечалось (см. раздел З.2.), уровень турбулетности потока зависит от способа и геометрии ввода реагентов и на начальных участках быстро снижается по мере удаления от входа в аппарат (рис. 3.35, а). Диффузор-конфузор-ный канал позволяет поддерживать высокие значения параметров турбулентности, в частности кинетической энергии К, ее диссипации , коэффициента турбулентной диффузии и т.п., по всей длине трубчатого аппарата, изготовленного из нескольких диффузор-конфузорных секций (диаметр конфузора к диффузору 1 2) строго лимитированной протяженности (рис.3.35, б). Таким образом, в аппаратах этой конструкции параметры турбулентности определяются турбулизацией, возникающей за счет геометрии каналов, при этом они на порядок и более выше уровня турбулентности, создаваемой в объемных реакторах смешения при использовании даже самых эффективных механических устройств. Кроме того, и это важно, высокая турбулентность в зоне реакции при применении трубчатых аппаратов струйного типа диффузор-конфузорной конструкции решает важную проблему, связанную с отрицательным влиянияем высоковязких потоков на технологические показатели промышленных процессов. В этих условиях движение жидкостей, в том числе и высоковязких, отличается чрезвычайной нерегулярностью и беспорядочным изменением скорости в каждой точке потока, непрерывной пульсацией, обусловленных каскадным процессом взаимодействия движений разного масштаба - от самых больших до очень малых при этом в турбулентном потоке при гомогенизации среды основную роль играют крупномасштабные пульсации с масштабом порядка величин характеристических длин, определяющих размеры области, в которой имеется турбулентное движение [23 [c.184]

Появление второй сохраняющейся величины меняет и характер каскадных процессов в турбулентности. В двумерном турбулентном потоке имеются две квадратичные величины, переносимые от одних масштабов к другим, и процессы переноса определяются теперь двумя величинами - скоростью диссипации энергии 8 и скоростью диссипации энстрофии 8 . [c.49]

Спрашивается, можно ли построить маломодовую модель развитой турбулентности, которая не ограничивается рассмотрением крупномасштабного потока (как полуэмпирические модели), а описывает каскадные процессы переноса энергии по спектру от интегрального масштаба до диссипативного. [c.109]

Именно уравнения вида (7.15) получили наибольшее распространение в моделировании каскадных процессов развитой турбулентности. Интерес к ним бьш вьвван работой , в которой впервые в рамках таких моделей исследовалось поведение структурных функций высших порядков. В цитируемой работе рассматривались комплексные переменные и , а уравнения (7.15) были записаны в виде [c.116]

Мы построим каскадную модель, позволяющую рассмотреть специ-( мку каскадных процессов вблизи масштаба Болджиано в двумерной турбулентности (смотри параграф 5.5), а также каскадных процессов при очень низких и очень высоких значениях числа Прандтля. Эти задачи выбраны потому, что являются примером случая, когда рассмотрение нелокальных взаимодействий становится принципиальным и модель типа ООУ может привести к неправильным результатам. [c.124]

Ложкин С.А., Фрик П.г. Моделирование каскадных процессов в турбулентной конвекции при экстремальных значениях числа Прандтля // Математическое моделирование систем и процессов, Перм. гос. техн. ун-т, Пермь, 1996. N.4, С.53-60. [c.125]

I — линейные. механизмы И — нелинейные механизмы III —первые признаки появления турбулентности в динамическом слое JV —начало изменения профиля скорости VT V — нзчало изменения профиля температуры Gj-j- VI —развитие процесса перехода VII—каскадный перенос энергии к мелким вихрям VIII —развитая турбулентность нейтральная устойчивость возмущения с максимальной скоростью усиле- ия Get — конец перехода ламинарного пограничного слоя. Пространственный размер каждой зоны соответствует условиям течения около поверхности, нагреваемой тепловым потоком плотностью "=1000 Вт/м2. [c.39]

Заканчивая обсуждение статистических характеристик мелкомасштабной тзфбулентности, остановимся на главных результатах проведенного исследования. Сформулирована гипотеза подобия, обобщающая предположения, которые используются в теории локально однородной турбулентности для описания каскадного характера процесса передачи энергии от крупномасштабных возмущений к мелкомасшабным. Из этой гипотезы и математических определений величин, которые используются при ее формулировке, установлено,что в инерционном интервале справедливо выражение <и" )у f= [c.162]

Из гипотезы подобия и уравнений движения вытекае , что функция q n) имеет особые точки, расположенные при конечных значениях п. В малой окрестности особых точек характер функции q(n) определяется взаимодействием между турбулентной и нетурбулентной жидкостями. Основная черта этого взаимодействия — непосредственное влияние крупномасштабных, энергосодержащих возмущений на медленные, мелкомасштабные флуктуации. Гипотеза подобия в окрестности этих точек несправедлива, так как она исходит из представления о том, что взаимодействие возмущений разных масштабов носит каскадный, а не прямой характер. Важно, что изложенные соображения касаются процессов, происходящих во всех областях турбулентных течений, в том числе и в тех областях, где перемежаемость традиционно считается несущественной. [c.162]

Для получения более точных обобщающих корреляций необходимо знать эффект обратного (продольного) перемешивания ожижающего агента по высоте слоя и вычислять движущие силы с учетом этого эффекта. Попытки такого учета могут быть сделаны на основе каскадной [434, 729 и др.] или диффузионной [508, 515, 626, 627, 653] моделей перемешивания. При этом нельзя, очевидно, обобщать единой корреляцией (пусть даже отдельно для переходной и турбулентной зон) экспериментальные данные, относящиеся к различным процессам массообмена. В лучшем случае можно пытаться оиисать единой зависимостью процессы массообмена, лимитирующей стадией которых является внешняя диффузия (сушка или адсорбция в периоде постоянной скорости процесса и т. д.). Очевидно, отдельно должны обобщаться экспериментальные данные по массообменным процессам, в которых заметную роль играет внутридиффузионное торможение. [c.281]

Возрастание оптимальной эффективности в результате правильно организованных возмущений потока, при которых масштаб турбулентности имеет меньшую протяженность, чем высота вззсшек-ного слоя, можно объяснить экспоненциальным характером хода процесса. Хотя полнота разделения в одной ступени каскадного аппарата может быть меньше, чем в пустой шахте, суммирование ее по всем ступеням дает большую эффективность. [c.194]