Турбулентные пятна

Рис. 1. Турбулентные пятна в пограничном слое на пластинке

Визуализация течения показала, что области, принимавшиеся в работе [38] за турбулентные пятна, состоят из двумерных синусоидальных возмущений большой амплитуды и наложенных на них высокочастотных колебаний. Иногда эти области исчезают, и устанавливается полностью ламинарное течение. Вниз по потоку частота появления турбулентных пятен возрастает, и наконец, ламинарное течение в слое разрушается. Это соответствует, по данным работы [38],. возникновению полностью турбулентного течения. Однако чуть выше по потоку максимальная локальная температура в средней плоскости факела почти не отличается от значений, рассчитанных для ламинарного режима течения. [c.89]

А — случайное место возникновения турбулентного пятна а, перемещающегося из точки А вниз по течению и возрастающего по мере удаления от точки Л б—точечная шероховатость, позади которой возникает турбулентная область в виде клина [c.123]

При дальнейшем росте Ке в вихревой дорожке сначала образуются турбулентные пятна (рис. 11.2,6), затем поток в дальнем следе становится [c.286]

Рис. 11.2. Дорожка Кармана (а) и турбулентные пятна в дальнем следе (б)

Течение в безградиентном пограничном слое на плоской пластине [21] Rex =VKi/i = 3,5 10 Турбулентные пятна Нех > 10 [c.176]

Турбулентность, если она достаточно сильна, может поддерживать во взвешенном состоянии примесь, которая в нетурбулентной или слаботурбулентной жидкости оседает. Попадание оседающей примеси в турбулентные пятна может поэтому сделать их контрастно видимыми в окружающей среде с более слабой турбулентностью. Можно полагать, что это объясняет дискоидные образования в атмосфере, привлекшие в последнее время широкое внимание, а также облака мутности в океане. [c.196]

В обзорах [1.2, 1.4, 1.45, 1.86] отмечается аналогия между упорядоченными крупномасштабными структурами в турбулентном пограничном слое, связанными с мелкомасштабными взрывными явлениями, и турбулентными пятнами Эммонса, наблюдаемыми при переходе ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Если учесть, что наиболее четкое опознавание упорядоченных структур как при визуальных, так и при термоанемометрических исследованиях удается осуществить при малых числах Рейнольдса, то можно предположить, что на ранней стадии возникновения турбулентных течений должны наблюдаться те же процессы, что и в стадии полностью развитого турбулентного течения. Это дает основание полагать, что структуру турбулентного пятна Эммонса можно рассматривать как разновидность типичной упорядоченной крупномасштабной структуры в турбулентном пограничном слое. [c.71]

Рис. 1.51. Форма турбулентного пятна [1.95] а —вид сбоку в плоскости симметрии пятна

Вывод о том, что картина течения внутри турбулентного пятна имеет форму поперечного вихря, следует и из результатов определения линий тока в движущейся системе координат в предположении стационарного двумерного течения [1.94]. На рис. 1.56 в системе координат, движущейся со скоростью ис/ оо = 0,83, представлено поведение линий тока в окрестности пятна, отмеченного в виде затененного контура. В качестве скорости конвекции пятна Ос была принята скорость перемещения той точки внутри пятна (на фиксированном расстоянии от стенки), в которой значение условно осредненной скорости минимально (см. рис. 1.54а). Как показано в [1.95], форма линий тока в окрестности пятна в большой степени зависит от выбранного значения Ус/Уоо- Если учесть, что относительная скорость конвекции пятна изменяется по его длине от 0,5 до 0,9 (см. рис. 1.53), то становится понятным, насколько сложно определить единую скорость конвекции всего пятна. [c.74]

На основании этих измерений в [1.97] сделан вывод о том, что турбулентное пятно Эммонса представляет собой не один, а два крупных поперечных вихря, определяющих его структуру. Однако в последующих визуальных исследованиях [1.99-1.101] подчеркивается, что пятно состоит не из одного или двух, а из множества поперечных вихрей малых размеров. Причем увеличение длины пятна по мере его движения вниз по потоку происходит за счет образования новых вихрей в кормовой части пятна вдали от стенки, где в основном происходит захват нетурбулентной жидкости. [c.76]

Итак, турбулентное пятно Эммонса, образующееся в условиях перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, представляет собой вполне упорядоченный, воспроизводимый модуль течения, напоминающий типичную [c.77]

Наличие двух распределений осредненной скорости, С/л(у) и С т(у). приводит к тому, что наряду с высокочастотными пульсациями скорости и[ и и (относительно условно-осредненных значений 1/т и Уд в турбулентном пятне [c.286]

С учетом этого среднеквадратичное значение <т суммарной пульсации скорости и, которую можно рассматривать как отклонение мгновенного значения скорости (в турбулентном пятне и вне пятна) от среднего значения скорости и, можно представить в виде [c.287]

Подтверждением приведенных рассуждений могут служить результаты сравнения функций распределения плотности вероятностей пульсаций скорости f u ), полученных в опытах [4.66], с результатами расчета для суммарных пульсаций и в зоне перемежаемости. В данном случае при расчете использовалось предположение, что как в турбулентном пятне, так и в возмущенном ламинарном слое (вне пятна) распределение случайных пульсаций является симметричным (см. рис. 4.52). Примем для простоты анализа, что оно подчиняется нормальному закону [c.288]

Можно заметить, что здесь общей с предыдущими классификациями является только первая область, однако ничего не говорится о механизмах окончательного перехода к турбулентности, в частности о турбулентных пятнах, вторичной неустойчивости и т.п. Такая относительная неопределенность последней схемы отражает фактическое положение дел, а именно сильную зависимость конкретного процесса разрушения от начального частотного и волнового состава внешних возмущений и от тонких характеристик среднего потока [Качанов и др., 1982] [c.13]

Поздние стадии перехода к турбулентности характеризуются появлением турбулентных пятен, вспышек и перемежаемости. Турбулентные пятна — пространственные образования в виде локализованных областей с турбулентными пульсациями, сносящиеся вниз по потоку (рис. 4.20) турбулентные вспышки (всплески) — промежутки осциллограмм возмущений, для которых типичны турбулентные пульсации широкого спектра, на фоне менее интенсивных низкочастотных колебаний ламинарного течения перемежаемость во времени (в пространстве) — чередование ламинарных и турбулентных зон во времени (в пространстве) при фиксированном положении датчика в пространстве (во времени). Отметим сразу, что перемежаемость во времени (наличие турбулентных всплесков) является необходимым (но не достаточным) признаком турбулентных пятен. Коэффициент перемежаемости у определяет отношение времени существования турбулентного режима ко всему времени протекания процесса. [c.136]

Рис. 4.19. Сдвиг фазы разностной гармоники А/ = 15 Гц (верхние кривые) по отношению к турбулентным пятнам в зависимости от расстояния до стенки [Качанов и др., 19786].

На рис. 4.22 показаны единичные и осредненные по ансамблю реализации распределения скорости возмущения в зависимости от времени в плоскости симметрии турбулентного пятна, измеряемые на различных расстояниях от стенки [Грек и др., 1987]. Осредненные по ансамблю кривые характеризуют две области в плоскости симметрии пятна избытка (U - U > 0) и недостатка (U - U < 0) ско- [c.147]

Повторив аналогичные измерения в точках вверх по потоку в плоскости симметрии турбулентного пятна, можно определить характерные скорости распространения фронтов пятна (рис. 4.23). Видно, что скорость [c.147]

На рис. 4.25 представлены единичные и осредненные по ансамблю осциллограммы как отдельных, так и взаимодействующих соосных следующих одно за другим) турбулентных пятен. Можно отметить, что и в этом случае подтверждается гипотеза об их независимости развития при перекрытии. Причем скорость распространения фронтов пятен практически совпадает с аналогичным параметром для уединенного турбулентного пятна рис. 4.26). [c.149]

Видно, что в то время как средняя скорость потока С/ в зоне перехода на расстоянии у = 0,15мм от стенки монотонно возрастает по х (рис. 4.54а), распределение суммарной пульсации скорости ен имеет явно выраженный максимум при х 0,4 (рис. 4.546). При этом максимальный уровень ец намного превышает уровень турбулентности Ст = 0,15 в турбулентном пятне Эммонса. Этот результат согласуется с опытными данными [4.66, 4.69]. [c.290]

Риа 2.11. Три типа локализованных возмущений, наблюдавшиеся в пограничном слое [Grek et al., 1985]. Рисунок взят из работы [Westin, 1997]. а — волновой пакет б — полосчатая структура (пафф) в — турбулентное пятно. [c.83]

При очень малых значениях А/, несмотря на наличие перемежаемости, турбулентные пятна как пространственные образования отсутствуют. Именно такой случай изображен на рис. 4.13, где в любой фиксированный момент времени, например 1=1 , числа Рейнольдса Ие < Не . соответствуют ламинарной области, а Яе > Яе , — турбулентной, и нет никакой перемежаемости в пространстве. Следовательно, появление перемежаемости, наблюдаемой на экране осциллографа в виде чередования ламинарных и турбулентных участков во времени, еще не означает образования турбулентных пятен в пространстве. Однако так бывает не всегца. В противном случае зависимость Яе . от I может быть такой, как изображено на рис. 4.14, и тогда в пространстве будут наблюдаться турбулентные пятна, поскольку в фиксированный момент времени будут чередоваться зоны с турбулентным и ламинарным течением, причем трехмерность в описанном процессе формирования турбулентных пятен существенна лишь в том смысле, что она локализует процесс в поперечном направлении в силу зависимости амплитуды пульсаций от г. [c.141]

Во многих случаях процесс перехода в пограничном слое и плоском канале протекает через образование так называемых турбулентных пятен, которые впервые наблюдал Эммонс [Emmons, 1951 ], поэтому иногда их называют пятнами Эммонса (рис. 4.20). Турбулентное пятно легко получить, например в гидролотке, падением капли воды на поверхность жидкости. Если частичка или эквивалентное сильное возмущение возникает только на короткий промежуток времени, образуется турбулентное пятно, которое сносится вниз по потоку, растет и в [c.145]

Рис. 4.22. Единичные и осредненные по ансамблю реализации в плоскости симметрии турбулентного пятна на плоской пластине [Грек и др., 1987], Характерные области и границы турбулентного пятна отмечены цифрами, как в работе [Wygnanski et al, 1982], и буквами, как в [ anhvell et al., 1978].

Впервые экспериментальное исследование взаимодействия двух уединенных турбулентных пятен было проведено Элдером [Elder, 1960] на плоской пластине при Re = 0.4 Ю . Турбулентные пятна были инициированы электрическим разрядом одновременно в двух точках, разнесенных по трансверсальной координате. Перемежаемость измерялась в положении датчика термоанемометра внутри пограничного слоя. Результатом работы стало подтверждение предположения Эммонса о независимости развития пятен [Emmons, 1951 ]. [c.149]

В экспериментах [Грек и др., 1987] турбулентные пятна изучались при числах Рейнольдса, в 2 раза превышающих аналогичный параметр в экспериментах Элдера. На рис. 4.24 показана картина взаимодействия пятен. Видно, что по мере распространения пятен вниз по потоку повышается степень их перекрытия, а размеры в трансверсальном направлении растут по линейному закону, причем каждое пятно развивается независимо от другого, сохраняя характеристики их раздельного развития по крайней мере в области, близкой к стенке. [c.149]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология