Турбулентность, зарождение

Со времен своего зарождения гидравлика развивалась независимо от теоретической гидромеханики, развитие которой главным образом проходило в математическом направлении на основе исследования движения лишенной трения, так называемой идеальной жидкости. Разрыв между теоретической гидромеханикой и практической гидравликой тормозил развитие науки о движении жидкости. Сближение этих направлений следует отнести ко второй половине XIX и началу XX веков. Существенную роль в этом сыграла теория размерности и подобия, которую применительно к движению жидкостей развил О. Рейнольдс (1883), доказавший существование двух режимов движения жидкостей - ламинарного и турбулентного. Этим самым бьша усилена научная база практической гидравлики, позволившая обобщить многочисленные экспериментальные данные и сделать важные выводы. [c.5]

Основные характеристики турбулентного потока. В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с проявлением турбулентности в окружающем нас мире движение воздуха в атмосфере и воды в гидросфере в большинстве случаев имеет турбулентный характер. Вследствие турбулентности происходит обмен количеством движения и теплотой между океаном и атмосферой (зарождение воздушных течений и волн, испарение с поверхности океана и суши, вертикальный перенос теплоты, влаги, солей и различных загрязнений и т. п.). В космосе так называемая плазменная турбулентность оказывает большое влияние на взаимодействие заряженных частиц плазмы и, следовательно, на диссипацию и флуктуацию амплитуды и фазы звуковых, световых и радиоволн (включая мерцание звезд, флуктуацию радиосигналов космических аппаратов, сверхдальнее телевидение и т.п.). [c.41]

Турбулентное горение ЖВВ за пределом устойчивости, как мы отмечали выше, приводит к зарождению вихрей в газовой фазе. Если вследствие тех или иных причин стационарный процесс вихреобразования будет нарушен, в жидкость из газовой фазы пойдет волна разрежения. Однако давление возникновения турбулентного горения, как правило, составляет 10 атм и более. В результате существенное сжатие кавитационных пузырьков достичь трудно, и это делает кавитационный механизм возбуждения взрыва через пульсации давления в продуктах сгорания мало вероятным. В то же время некоторые быстрогорящие жидкости, дающие возмущенное горение при низких давлениях (метилнитрат, смеси тетранитрометана с рядом углеводородных горючих), могут оказаться объектами кавитационного взрыва. [c.269]

В величину Т(, кроме собственно периода индукции воспламенения, входит также время подогрева горючей смеси от продуктов сгорания. Эта часть Тг тем короче, чем интенсивней турбулентное перемешивание, и при достаточно высокой интенсивности турбулентности величина Т будет определяться химическим периодом индукции, и в частности длительностью его автокаталитической стадии. Турбулентное перемешивание одновременно с подогревом свежего газа создает в нем и высокую начальную концентрацию активных центров, снимая, таким образом, стадию зарождения в процессе воспламенения. В системах с разветвленными цепями эффективная энергия активации турбулентного воспламенения должна [c.294]

Многие практические задачи по турбулентности включают область вблизи твердой поверхности, поскольку по своему смыслу именно эта область служит местом зарождения турбулентности и поскольку именно в этой области требуется вычислять напряжения трения и скорости массопереноса. Делалось много попыток изучить экспериментальные данные с целью обобщения свойств разных характеристик турбулентного переноса вблизи поверхности. К таким характеристикам относятся средние высших порядков, например напряжение Рейнольдса, вытекающие из усреднения уравнений движения и конвективной диффузии. Это обобщение имеет вид универсального закона распределения скоростей вблизи поверхности. Тот же результат можно выразить с помощью турбулентной вязкости и турбулентной кинематической вязкости — коэффициентов, связывающих турбулентный перенос с градиентами скорости. Эти коэффициенты существенно зависят от расстояния до стенки и потому не являются фундаментальными характеристиками жидкости. Такого рода информация часто получается при изучении полностью развитого течения в трубе или некоторых простых пограничных слоев. [c.322]

Механизм зарождения турбулентности Ландау [c.108]

Существуют различные предположения относительно места зарождения нерегулярностей на входе в капилляр, в капилляре и за пределами капилляра. Однако единственное, что в настоящее время можно утверждать совершенно определенно , —это ошибочность теории, объясняющей возникновение нерегулярностей существованием турбулентности. [c.70]

Рис. П-9. Картина образования волн типа А и зарождения турбулентности в потоке на малых радиусах.

При достаточно быстром перемешивании можно предполагать, что воспламенение при смешении происходит в отсутствии значительных градиентов концентрации и температуры, т. е. в условиях практически гомогенной реакции, но с тем существенным отличием от реакции чистого свежего газа, что при этом элиминируется стадия зарождения начальных активных центров. Таким образом, макрокинетическая характеристика турбулентного пламени определяется брутто-реакцией гомогенного объема смеси свежего и сгоревшего газа из соотношения [c.153]

В. Л. Грановский объяснял зарождение автоколебаний в разрядах микропробоями в приэлектродных областях. Однако ни подобные пробои , ИИ разрывы плазмы при турбулентных пульсациях в газе не могут объяснить распространения электрических автоколебаний за пределы этих микрообластей, например в области страт , возникновение которых с появлением автоколебаний можно наблюдать не только при низких, но и при средних давлениях [44]. Поэтому требует специального анализа вопрос, почему электронные колебания могут распространяться по всему столбу разряда без заметного затухания и, кроме того, почему эти колебания имеют частоту порядка 10 —10 гц, которая значительно ниже частот электронных и ионных колебаний, предусматриваемых известными теориями плазмы [45], [46]. При этом следует исследовать вопрос именно об электронных, а не об ионных колебаниях, так как только увеличение скорости колеблющихся электронов может приводить к иовышению концентрации возбужденных молекул, которая наблюдается, например, в светящихся областях страт. [c.31]

Взаимодействие скачка уплотнения с пограничным слоем, в особенности с турбулентным, формирующимся в каналах некруглого поперечного сечения, является одной из ключевых проблем, возникающих главным образом при решении ряда задач внутренней аэродинамики. При этом ситуация заметно осложняется формированием изначально пространственного сдвигового течения в угловых областях, обусловленного взаимодействием пограничных слоев, развивающихся на смежных поверхностях такой конфигурации. Взаимодействие скачка уплотнения с отмеченным пространственным потоком инициирует появление отрывных полей течения, что создает дополнительные трудности с точки зрения как изучения реализующейся структуры течения, так и построения корректных физических моделей, пригодных для создания эффективных методов расчета. В этом отношении большие проблемы возникают в случаях, когда течения в смежных угловых зонах начинают взаимодействовать друг с другом. Как и во многих других случаях, одна из основных задач, если не главная, состоит в предсказании момента зарождения отрыва и размеров отрывной области. Не случайно в [2] приведен список работ, насчитывающий сотни наименований с обширнейшей информацией, посвященной этому вопросу для различных типов отрывных течений. [c.336]

Эта область, в отличие от сравнительно пассивной области подслоя, включает в себя зону зарождения выбросов замедленной жидкости (5 < у" " < 15) во внешнюю область пограничного слоя, а также зону максимального взаимодействия этих выбросов с местным потоком, имеющим большую осевую скорость (7 < у" " < 30). Процесс выброса замедленной жидкости и последующее взаимодействие его с течением в области с большим напряжением сдвига, по-видимому, и представляет собой тот механизм, при помощи которого энергия извлекается из среднего течения и преобразуется в турбулентную энергию. Взаимодействие выбросов с более быстрым течением (при наличии малых жидких объемов) характеризуется малым масштабом турбулентности и беспорядочными, хаотическими движениями жидкости. Большая доля образовавшейся здесь турбулентной энергии тут же диссипирует. [c.13]

При течении в трубах турбулентность обычно появляется при Ее >> 2100, а для течения в пограничном слое — при Ке > 5 10 , но и при значительно более высоких числах Рейнольдса было получено ламинарное течение. Зарождение турбулентности зависит от величины возмущений в потоке, например, тех, которые могут существовать на входе в трубу. Чем больше мер принято, чтобы [c.130]

Переход из турбулентного течения в ламинарное и обратно ко личественно характеризуется так называемым числом Рей нольдса — Йе. Например, при обтекании пластины при значении числа Рейнольдса Re=t L/v>5 10 возникает турбулентность, Зарождение турбулентности зависит от возмущений в потоке, кото-рые могут существовать на подходе к передней кромке пластины в области самой кромки. [c.17]

Для уменьшения вероятности зарождения прокольного роста важно учитывать следуюш,ие факторы а) наличие достаточно интенсивной конвенции с малым масштабом турбулентности [c.175]

Книга посвящена анализу эффектов самоорганизации — возникновения, развития и гибели макроскопических структур в неравновесных открытых физико-химических системах. Рассмотрены аналогии между явлениями самоорганизации и фазовыми переходами в равновесных системах. Кратко обсуждены проблема зарождения турбулентности и динамические модели хаоса. Р1з-ложена теория автоволновых процессов в активных средах. Проанализировано влияние флюктуаций внешних полей на кинетику неравновесных химических реакций. Книга содержит также обзор экспериментального материала по явлениям самоорганизации в различных физико-химических системах. [c.2]

Образование таких регулярных макроскопических структур и есть фактически процесс самоорганизации. Явления самоорганизации тесно связаны с зарождением турбулентности они отвечают стадии регулярной турбулентности или нредтурбулентности, предшествующей переходу к истинной (развитой) турбулентности, когда структура становится столь сложной и столь прихотливо варьирующейся со временем, что может изучаться лишь с помощью статистических методов. [c.107]

Как предполагалось еще Буссинеском и затем подтверждено Рейнольдсом, причина зарождения касательных сил, действующих в турбулентном потоке, заключается в непрерывном обмене частицами между соседними слоями, в обмене масс жидкости, который сопровождается соответственным увеличением или уменьшением их количеств движения. Рассмотрим физическую сущность этого явления, для чего представим себе частицу жидкости в потоке, находящуюся в данное мгновение в точке А с координатами х, у, г (рис. 47). [c.77]

Особенности роста кристаллов типа шиш-кебаб при перемешивании растворов и их структура аналогичны описанным выше ([139], см. также разд. 6.2.2). Максимальная температура кристаллизации линейного полиэтилена в ксилольном растворе может быть повышена при перемешивании на 20° С. Основной причиной увеличения скорости зародышеобразования и кристаллизации в этдм случае является существование в растворе вихрей Тейлора и турбулентных потоков. Простой сдвиг, даже значительный по величине, не приводит к образованию зародышей. Очевидно, в растягивающем потоке существуют турбулентные вихри, которые и способствуют зародышеобразованию. Пек-нингс и сотр. [139] предположили, что в этих условиях кластеры молекул наиболее эффективны в образовании зародышей. После зарождения кристалла дальнейший рост его может быть ускорен перемешиванием, как это показано в разд. 6.2.2 (см. также разд. 3.8.2. [c.99]

Экспериментальное исследование развития турбулентной газовой струи в псевдоожиженном слое в общем случае включает следующие процедуры визуальное наблюдение за характером развития струи измерение распределения температуры и скорости газа, а также концентрации трассера в факеле и его окрестностях оценку пульсационных и осредненных характеристик распределения струи в слое, а также размеров пограничного слоя и интенсивности растечки определение скорости и массы циркулирующих частиц в сечениях струи, диаметра, координаты и частоты зарождения пузыря и др. [c.43]

Распространение горения через воспламенение, как известно, осуществляется в детонации, именно, как воспламенение от динамического сжатия в ударной волне. Возникновение самоускоря-ющейся реакции происходит при этом без предварительного тепло- и массообмена между свежим и сгоревшим газом, вследствие чего лимитирующую роль в этом виде воспламенения играет стадия зарождения активных центров (см. [5], 22). В отличие от этого, турбулентное горение следует представлять как распространение воспламенения в результате турбулентного диффузионного обмена между сгоревшим и свежим газом. Для очень малых времен, а воспламенение при температурах, близких к температурам горения технических пламен, должно развиваться с очень короткой задержкой, путь турбулентной диффузии есть лагранжев масштаб турбулентности, представленной формулой (3) или как [c.152]

Шулкен и Бой рассмотрели возможные механизмы разрушения расплава и способы его устранения. Очень высокие напряжения, наблюдаемые при разрушении расплава такого типа, как показано на рис. 11, вызывают входовое разрушение расплава . Эти высокие напряжения определяются условиями течения у входа в капилляр в той области, в которой начинают развиваться высокие скорости сдвига. Поэтому именно в этой области происходит зарождение эластической турбулентности. [c.70]

Для того чтобы сопоставление макрокинетических характеристик реакции в ламинарном и турбулентном пламенах стало однозначным, необходимо заранее независимым путем установить эти характеристики. А так как это возможно осуществить только для реакции, идущей вне пламени, то становится необходимым выбрать такую систему, для которой макрокинетические характеристики реакций, протекающих вне пламени, полностью совпадали с соответствующими характеристиками, относящимися к пламенам. Для этой цели заведомо не подходят пламена с реакциями, идущими по механизму сильно разветвленных цепей, так как перенос активных центров внутри реакционной зоны элиминирует в относительно холодных ее частях самую трудную стадию зарождения и тем самым создает принципиальное отличие для условий развития реакции в пламени по сравнению с внепламенной системой. В таких пламенах эффективная энергия активации должна быть значительно снижена по сравнению с внепламенной реакцией. [c.155]

Прн высокотемпературном воспламененигг, возникающем в результате турбулентного перемешивания пламенного и свежего газов, естественно, элиминируется стадия зарождения активных центров так, что эффективная энергия активации для брутто-реакций в турбулентном пламепи должна быть близка к ее значению в ламинарном пламени. К сожалению, в настоящее время отсутствуют какие-либо кинетические характеристики турбулентных нламен в иотоке. [c.284]

Целью визуального исследования [1.41] было подробное изучение процесса зарождения вблизи обтекаемой стенки струек замедленной жидкости как в чистой воде, так и при внесении в поток полимерных добавок, приводящих к заметному уменьшению поверхностного трения. Опыты проводились при полностью развитом турбулентном течении в прямоугольном канале с отношением его ширины к высоте 11,9. Визуализация течения вблизи стенки осуществлялась путем введения в поток флюоресцирующего красителя через тонкую щель в стенке. Наличие полимерных добавок приводило к увеличению линейных масштабов исследуемых структур, однако качественно картина течения не отличалась от случая течения в канале чистой воды. На рис. 1.34 показаны разные фазы процесса формирования пары струек замедленной жидкости в растворе полимеров, обеспечивающих 50%-ное уменьшение поверхностного трения. Начинается этот процесс с образования кратероподобной впадины эллиптической формы в плане (рис. 1.34 а). В [1.41] предполагается, что это результат вторжения в пристеночную зону небольшого объема ускоренной жидкости с продольной составляющей скорости, соответствующей расстоянию от стенки у" " w 40. Затем впадина удлиняется, ее края поднимаются, и образуется пара полосок замедленной жидкости, несколько возвышающихся над расположенной между ними длинной впадиной (рис. 1.34а-ж). [c.51]

Следующая стадия рассматриваемого процесса характеризуется вырождением поперечного вихря и прекращением активности мелкомасштабных возмущений вблизи стенки. Вихрь по мере движения вниз по потоку постепенно удаляется от обтекаемой стенки, увеличиваясь в диаметре, и затем переходит в слабую циркуляцию (см. рис. 1.50г, 5), превращаясь в холмовидное образование на границе пограничного слоя. Слабое вращение жидкости в этой зоне способствует захвату нетурбулентной жидкости и вовлечению ее внутрь пограничного слоя. На рис. . 50г,д показано также зарождение нового поперечного вихря в пограничном слое, связанного с очередным процессом обновления подслоя. Однако, в отличие от [1.91], в [1.81] не делается никаких предположений о причине появления вблизи стенки нового вторжения ускоренной жидкости. Считается лишь, что каждое новое вторжение ускоренной жидкости является следствием некоторых процессов, происходящих во внешней области турбулентного пограничного слоя. [c.70]

Вместо условного генератора можно рекомендовать установку действительного генератора-сетки, который будет порождать турбулентность, соизмеримую с реальной турбулентностью. Это не только позволяет строго фиксировать источник возмущений, но и способствовует выравниванию полей осредненной и пульсационной скорости потока по сечению канала аэродинамической трубы. Фиксирование точки зарождения турбулентности существенно упрощает обобщение результатов эксперимента. [c.170]

Особенностями таких систем являются 1) многообразие динамических структур и переменность спонтанно возникающих образований (пузырей, капель, пленок, струй) в пространстве и времени 2) волновые эффекты на границах раздела фаз и в собственно смеси как целом, связанные с проявлением поверхностного натяжения и существенной зависимостью прохождения сигнала и его деформаций от концентрации компонентов и структуры их элементов 3) зависимость от термогидродинамики первичных актов зарождения новой фазы и распределения центров ее генерации на границах и внутри потока 4) возможность возникновения состояний, существенно метаста бильных в термодинамическом смысле 5) усложнение механизмов турбулентного переноса, связанное с особенностями течения в элементах каждой из фаз и межфазной турбулентностью 6) возможность квазитурбулентных состояний ламинарного несущего потока вследствие осцилляций дисперсных элементов другой фазы 7) существование различных комбинаций режимов течения фаз (компонентов) потока (ламинарно-ламинарный, ламинарно-тур- булентный, турбулентно-ламинарный ламинарно-дисперсный, турбулентно-дисперсный) 8) зависимость от смачиваемости ограждающих конструкций жидкой фазой. [c.192]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология