Пульсации турбулентные температуры

Большинство свободноконвективных течений, представляющих интерес при изучении природных и технологических процессов, являются преимущественно турбулентными. Их отличает наличие хаотических пульсаций скорости, температуры и давления. Пульсационное поле и вихревое движение способствуют перемешиванию жидкости и возникновению процессов дополнительного переноса. При этом возрастают касательные напряжения и потоки энергии, в связи с чем актуальной становится задача определения характеристик турбулентного переноса. [c.71]

До настоящего времени кинетику и механизм окислительного пиролиза в пламени не изучали. Имеющиеся работы [81] проведены в условиях турбулентного факела пламени. Согласно [7], турбулентный факел чрезвычайно неоднороден и состоит из хаотично перемещающихся относительно друг друга газовых масс с самой различной степенью реагирования. В каждой точке такого факела существуют весьма значительные пульсации скоростей, температур и концентраций реагирующей смеси. Длина факела существенно зависит не только от скорости потока, но и от степени турбулизации потока, которая в большинстве проведенных экспериментов неизвестна. В связи с этим понятия концентрация и время реакции в какой-либо конкретной точке реакционного пространства становятся неопределенными, в связи с чем нахождение закономерностей развития процесса во времени крайне затруднительно. [c.228]

Уравнение (3.1) есть, по сути, уравнение неразрывности потока примеси Приближенно полагают, что силы плавучести, связанные с наличием фа-диента температуры по высоте атмосферы, не порождают осредненного движения по вертикали, но оказывают существенное влияние на структуру турбулентности. то есть на размеры и интенсивность пульсаций турбулентных вихрей Тогда, если ось х ориентирована по направлению ветра, то для ровной местности у=0, а если примесь пассивна, то и =0. Можно также пренебречь членом, учитывающим диффузию примеси в направлении оси х, так как диффузионный перенос в этом направлении значительно слабее конвективного. [c.134]

Изменение температуры в условиях турбулентного потока происходит путем чисто механического перемешивания частей жидкости, обусловленного турбулентными пульсациями скорости. Из одинаковости механизмов переноса тепла и импульса вытекает, что От= Соответственно этому турбулентная температуро- [c.114]

Неодинаковость значений Рго и Рт обусловлена р личием исходных дифференциальных уравнений (3. и (3.65) для турбулентных пульсаций скорости температуры 0 . Константа Рс, как уже отмечалось нее, равна Рт, т. е. Рс=1. [c.118]

В турбулентном течении жидкости характерное время пульсаций температуры определяется как [339] [c.158]

Горение топлива в тепловых двигателях обычно происходит в сильно турбулизованном потоке. Турбулентный поток характеризуется неупорядоченным движением частиц газа, при котором скорость в каждой точке потока меняется по направлению и по величине. Для турбулентного потока характерно наличие пульсаций скорости, давления, температуры и концентрации вещества. Молекулярный механизм передачи тепла и массы вещества интенсифицируется пульсациями и перемешиваниями отдельных объемов газовой смеси. Параметрами, характеризующими турбулентность потока, являются путь перемешивания (масштаб турбулентности) и коэффициент турбулентного обмена. [c.138]

При свободной турбулентности границы свободных струй не гасят турбулентных пульсаций и нормальная составляющая скорости, температуры и концентраций не равна нулю. [c.119]

Тройная аналогия между переносом количества движения (импульса), тепла и вещества. Теоретическим анализом и многочисленными экспериментальными исследованиями установлено, что между механизмами переноса механической энергии, тепла и массы в определенных условиях существует приближенная аналогия. Известно, например, что в ядре турбулентного потока вследствие интенсивного перемешивания частиц происходит выравнивание их скоростей, а в процессах тепло- и массопереноса — выравнивание соответственно температур и концентраций. В пределах же пограничного слоя наблюдается резкое падение скоростей, температур и концентраций вследствие пренебрежимо малого действия турбулентных пульсаций. [c.152]

Как известно, при турбулентных течениях гидродинамические и термо-дина.мические характеристики (скорость, давление, температура и т.п.) испытывают хаотические пульсации во времени в каждой точке потока и постоянно изменяются от точки к точке. [c.26]

В [35] применялся численный метод [36 для решения систем эллиптических дифференциальных уравнений в частных производных для задачи о потоке, падающем на поверхность из единичного щелевого сопла. Система уравнений должна быть замкнута с помощью более или менее произвольной гипотезы о взаимосвязи между корреляциями турбулентных пульсаций (например, и и, о р, v T ) и средними значениями скоростей, давлений, температур и т. д. Метод дает множество подробной информации о всем поле течения линиях тока, линиях равной завихренности, изотермах и линиях равной энергии турбулентности. К сожалению, расчеты были выполнены только для одного фиксированного относительного расстояния от сопла до пластины Я/В=8. Числа Нуссельта находятся в хорош ем согласии с данными измерений [20[. Однако их поперечное изменение значительно отличается от измеренных кривых, особенно для низких чисел Рейнольдса. [c.269]

Даже в случае изотермических процессов в предварительно гомогенизированных многокомпонентных системах скорость любого элементарного акта существенно зависит от флюктуаций концентраций реагирующих компонент, и пренебрежение учетом этих флюктуаций может привести к значительному расхождению результатов расчетов и экспериментальных данных [82, 83, 99]. В неизотермических же турбулентных процессах, кроме того, важную роль играют и флюктуации температуры и скорости потока. Наличие этих флюктуаций и корреляций между ними приводит к тому, что истинная скорость процесса химического превращения может немонотонным образом зависеть от пульсации температуры. [c.178]

При рассмотрении реакций в турбулентных потоках выделяют случаи предварительно перемешанных или неперемешанных реагентов. В первом случае на скорости химических реакций влияют пульсации температуры и концентраций реагентов, обусловленные, например, неопределенностью в начальных условиях. Во втором случае турбулизация потоков, кроме того, влияет на скорость процессов химического превращения через изменение скорости процесса смешения. Пульсации температуры и других параметров и переменных сами порождаются в процессе смешения. Рассмотрим вначале случай предварительно перемешанных реагентов. Зто позволит в дальнейшем лучше разобраться во всем многообразии взаимосвязанных явлений, возникающих в случае предварительно неперемешанных реагентов [413]. [c.180]

В ядре потока перенос тепла осуществляется одновременно теплопроводностью и конвекцией, причем совместный перенос тепла этими способами называется конвективным теплообменом (конвективной теплоотдачей). Механизм переноса тепла в ядре потока при турбулентном движении среды характеризуется интенсивным перемещиванием за счет турбулентных пульсаций, которое приводит к выравниванию температур в ядре до некоторого среднего значения tж Соответственно перенос тепла в ядре определяется прежде всего характером движения теплоносителя, но зависит также от его тепловы.х свойств. По мере приближения к стенке интенсивность теплоотдачи падает. Как будет показано ниже, [c.275]

Так же как и турбулентная вязкость (см. стр. 47), турбулентная теплопроводность обусловливается не физическими свойствами среды, а конфигурацией и размерами поля температур, значениями осредненных скоростей турбулентного движения и другими внешними факторами, Значення во много раз превышают значення X, так как в ядре потока количество тепла, переносимое турбулентными пульсациями, гораздо больше, чем при переносе путем теплопроводности. [c.276]

К четвертому уровню иерархической структуры относятся следующие эффекты. Каждый элемент дисперсной фазы при стесненном движении включений в ограниченном объеме сплошной среды оставляет в ней турбулентный след. Под действием главным образом сил Жуковского вихри от отдельных следов взаимодействуют друг с другом, вызывая турбулизацию всей сплошной фазы. Поверхность включений, находящихся в зоне взаимодействия турбулентных следов, охватывается вихрями сплошной фазы и вовлекается в турбулентное движение. Это сказывается на всей совокупности физико-химических эффектов третьего уровня иерархии. В частности, изменение траектории движения включений обусловливает возможность нх столкновения, коалесценции и, как следствие, перераспределение полей концентраций, температур и давлепия внутри элементов дисперсной фазы. Одновременно происходит гашение турбулентных пульсаций сплошной фазы за счет диссипации их энергии в теплоту, что вызывает изменение теплосодержания сплошной фазы. [c.107]

Результаты многих опытов показывают, что чем тяжелее углеводородный газ, тем скорее он в присутствии влаги образует гидрат. На образование гидратов решающее влияние оказывают температура и давление. Такие факторы, как высокая скорость и турбулентность потока, пульсация компрессора, быстрые повороты и другие условия, усиливающие перемешивание смеси, также способствуют образованию гидратов углеводородных газов. [c.37]

Распространение загрязнений в воздухе происходит в результате атмосферной диффузии, теоретические основы которой интенсивно развиваются в последние годы в связи с глобальной проблемой охраны окружающей среды [1, 6]. Имеется несколько групп факторов, определяющих пространственное поле концентраций загрязнений атмосферы [7]. К ним относятся такие характеристики источников загрязнений, как расположение их по поверхности земли, мощность и режим инжектирования примесей в атмосферу, физико-химических параметры загрязнений при выходе их из источников (например, скорость и температура выбрасываемых газов). Загрязнения переносятся воздушными течениями и путем диффузии, обусловленной турбулентными пульсациями воздуха. Для описания переноса загрязнений ветром необходимо иметь сведения о вертикальном профиле ветра при различных метеорологических условиях. [c.18]

Наконец последняя группа работ, на которой следует остановиться, работы Л. А. Вулиса [12—14], Г. Н. Абрамовича [15, 16] и других авторов, в которых не принимаются во внимание пульсации температур в различных точках турбулентного факела пламени. При этом оказывается возможным решать различные, часто очень сложные задачи о горении газовых струй (диффузионное горение). Но кажется, что колебание температуры и других параметров в фиксированных точках факела очень важно и не может игнорироваться нри построении способов расчета турбулентного горения. Недавние эксперименты И. В. Беспалова [c.9]

Так как мы считаем турбулентность известной, то для дальнейшего необходимо получить уравнение, описывающее смешение в среднем. Для простоты сделаем предположение, что смешение происходит со средней интенсивностью, отличной от интенсивности смешения при отсутствии пульсаций скорости. Это эквивалентно предположению, что Т х, 0) = О или что свойства турбулентного пламени или слоя смешения не зависят от его положения относительно оси факела, но могут зависеть от расстояния вдоль факела. Это не означает, что пульсации температуры отсутствуют в физи- [c.11]

В результате прогрева топлива и начавшегося интенсивного испарения вокруг капли образуется облако пара. Пары топлива, образовавшиеся на поверхности капли, вследствие диффузии и турбулентных пульсаций будут удаляться от капли в окружающую среду. При этом из-за перемешивания паров топлива с воздухом их концентрация по мере удаления от поверхности капли понижается, а температура образующейся топливо-воздушной смеси повышается в связи с дальнейшим прогревом паров топлива. Таким образом, на некотором расстоянии от капли могут создаться местные очаги смеси, концентрация топлива в которых соответствует нижнему (концентрационному) пределу воспламенения.-Согласно теории горения гомогенных топливо-воздушных смесей [6, 7 ], воспламенение их возможно лишь по истечении не- [c.19]

После завершения перехода к турбулентности в потоке воды продолжается развитие спектра пульсаций и процессов переноса. Спектр колебаний скорости расширяется, а интенсивность пульсаций температуры уменьшается. Механизмы турбулентного переноса становятся более эффективными, несмотря на прекращение роста возмущений скорости. Такие изменения в направлении течения продолжаются до тех пор, пока распределения параметров, масштабы, интенсивность пульсаций и другие характеристики турбулентности не начинают соответствовать зависимостям полностью развитого турбулентного течения. [c.39]

Позднее измерения в воде [127] показали, что существует хорошая корреляция между параметром потока кинетической энергии Е и данными по началу перехода к турбулентности, полученными с использованием других методов индикации. Оказалось, что положение точки, в котором становятся заметными пульсации температуры, либо наблюдается отклонение от ламинарного профиля средней температуры, либо температура поверхности, нагреваемой тепловым потоком постоянной плотности, достигает максимума, определяется постоянными значениями Е, равными =17,5, = 19,2 и = 22,7 соответственно. В зависимости от выбранного критерия перехода к одному из этих значений параметра близка его величина, рассчитанная по экспериментальным данным для воды, полученным некоторыми другими исследователями. [c.52]

В предыдущих разделах описаны различные стадии процесса перехода ламинарного течения в турбулентное около вертикальной стенки. Их физические механизмы выяснены преимущественно по результатам непосредственного измерения значений скорости и температуры Почти без привлечения статистических характеристик. Однако для полного понимания турбулентности необходимо иметь представление о том, каким образом развивается в направлении течения спектр пульсаций, достигая своего окончательного состояния. Крупномасштабные вихри, возникающие в области перехода, по мере движения вниз по течению превращаются в мелкомасштабные вихри полностью развитого турбулентного течения. [c.57]

Более подробное измерение характеристик турбулентности проведено в работе [143] при естественной конвекции около изотермической поверхности. Получены профили продольной и поперечной составляющих средней скорости й, й, а также профили средней температуры. Приведены распределения интенсивности турбулентных пульсаций u , v и а также ковариаций ы Г, 1) , и и, коэффициенты корреляционных функций, спектры и взаимные спектры. [c.58]

Наибольшее значение и наблюдается в окрестности точки 3, т. е. приблизительно в конце области перехода, тогда как достигает наибольшего значения ниже по течению, что согласуется с установленными в работе [4] закономерностями ранних стадий развития возмущений. Результаты исследования теплопередачи показывают, что полностью развитое турбулентное течение устанавливается ниже по потоку от верхней границы, показанной на рис. 11.6.1, а именно сразу после того, как пульсации температуры достигнут максимального уровня. При этом коэффициенты перемежаемости скорости и температуры уже имеют значения, равные единице. Исследование естественной конвекции в ртути [119] также показало, что сначала происходит повышение уровня пульсаций температуры при увеличении расстояния по потоку, а затем его постепенное понижение. И хотя в работе не приведены числа Грасгофа, на основании представленных результатов можно сделать вывод о том, что эти пульсации действительно были измерены в области перехода. [c.61]

Спектры пульсаций температуры и скорости. Данные работы [9] показывают, что перед областью перехода энергии возмущения сосредоточена в узкой полосе очень низких частот. В начале перехода основная часть энергии возмущения по-прежнему остается в узкой полосе спектра. Затем посредством нелинейных процессов энергия возмущения распределяется по более широкой области спектра. Если считать, что частота возмущения характеризует масштаб турбулентности, то в области перехода эти масштабы довольно велики. В последующем происходит передача энергии от крупных вихрей к мелким. [c.64]

Кинетику химических реакций с учетом турбулентных пульсаций можно рассчитать, если известна временная эволюция одноточечной функции плотности вероятности пульсаций (ФПВП) температуры и концентраций. Обычно ФПВП либо задаются а priori, причем используется нормальное распределение, либо определяются из уравнений движения и диффузии или из уравнения Ланжевена [152] с привлечением эмпирических гипотез. [c.184]

Отметим одно очень важное обстоятельство. Для расчета актуальной скорости частиц в соответствии с уравнением (2.3.1) необходимо знание мгновенных значений сил. Приведенные выще формулы позволяют определять лищь некоторые осредненные значения действующих на частицы силовых факторов, так как никоим образом не учитывают турбулентные пульсации скорости (температуры) газа. Вопрос о влиянии турбулентности несущей фазы на величину сил остается открытым. [c.42]

В работах В. Компаниец с соавт. было отмечено, что при исследовании процессов химического превращения, происходящих в условиях неизотермического турбулентного смешения реагирующих потоков, не всегда необходимо знать детальную картину движения среды, в которой протекают указанные процессы. В этом случае гидродинамические условия и пространственное распределение компонентов можно описывать с помощью осредненных величин. Такое упрощение заведомо оправдано, если исследователя интересует лишь кинетика самого химического превращения (в нашем случае межфазного переноса компонента) и явлений переноса. При этом пульсации случайных полей скорости, температуры и концентрации учитывают феноменологически с помощью эффективных коэффициентов переноса. [c.142]

Существование лиминарного течения возможно только при малых Ке. При Не > Кекр устойчивость течения нарушается, и движение отдельных малых объемов газа становится неупорядоченным, пульсирующим. Мгновенное значение вектора скорости в той или иной точке потока отличается от значения, осредненного по времени. Точно так же отличаются мгновенные и средние значения давления, плотности, концентрации реагирующих веществ и т. д. Турбулентное горение представляет собой нестационарный процесс турбулентного смешения продуктов сгорания и свежей смеси и реагирование последней вследствие повышения ее температуры. В этих условиях закономерности ламинарного распространения реакции теряют свою силу. Решающими факторами становятся турбулентные пульсации и связанная с ними интенсивность перемешивания продуктов сгорания со свежей смесью. Если в теории ламинарного горения основные трудности вызваны отсутствием точных кинетических параметров, которые должны быть подставлены в систему уравнений, то в теории турбулентного горения необходимая система уравнений даже и не составлена. В настоящее время не только отсутствует возможность создания замкнутого расчета, но нет и единого понимания механизма процесса. [c.134]

Численное моделирование переходных и турбулентных режимов конвекции. В этом пункте мы вновь вернемся к задаче, рассмотренной в п. 6.8.1, но будем изучать ее при больших числах Грасгофа, в турбулентном режиме конвекции. При изучении турбулентных движений традиционным является представление мгновенного значения скорости (или скалярной компоненты — температуры, концентрации) в виде ее среднего значения ы некоторого отклонения от среднего (пульсации). Использование такого представления в исходных нестационарных уравнениях гидродинамики, записанных относительно мгновенных значений (с учетом ряда дополнительных соотношений, известных под названием постулатов Рейнольдса) приводит к уравнениям относительно средних значений, в которых в выражение для тензора напряжений включены различные соотношения, связывающие пульсации скорости (дисперсии, корреляции скорости и т. д.) (см., например, [20], [25]). При этом осреднеиные уравнения оказываются незамкнутыми и одной из проблем расчета турбулентных течений является проблема замыкания — нахождения недостающих связей между характеристиками осредненного и пульсационного движений. Основной недостаток такого рода методов состоит в необходимости использования большого объема эмпирической информации, что уменьшает ценность теоретического исследования. Одни1к из путей для преодоления этих противоречий в разработке теории и методов расчета турбулентных течений является попытка вернуться к численному решению исходных нестационарных уравнений Навье — Стокса. [c.219]

При турбулентном течении в эмульсии могут протекать одновременно два процесса — дробление глобул -и их слияние при столкновении. Однако для этого необходимо, чтобы защитная пленка на глобулах воды не обладала достаточной прочностью. Поэтому температура играет немаловажную роль в процессе разрушения эмульсий. По современным представлениям турбулентное течение можно представить как результат наложения на основную (усредненную по времени) скорость течения пульсационных скоростей, имеющих самые разнообразные амплитуды. Турбулентные пульсации характеризуются не только величиной их скоростей, но также и теми расстояниями, на протяжении которых пульсацион-ные скорости не претерпевают заметного изменения. Эти расстояния носят название масштаба движения. Самые быстрые пульса-ционные движения имеют и самый большой масштаб движения. При турбулентном движении в трубе наименьший масштаб турбулентных (крупномасштабных) пульсаций соизмерим с диаметром [c.42]

Рассматриваемый характер теплообмена предполагает неравномерное распределение температуры в пламени в частности, в слое, прилегающем к поверхности нагрева, температура и светимость должны быть выше, чем в остальной части пламени. В зависимости от конкретных условий этот слой может занимать всю ширину печи или только часть ее, но ио свойствам всегда отличается от остальной части иламени. Задача заключается в том, чтобы заставить топливо целиком или в значительной части сгорать в этой части пламени, которая обычно называется факелом. В среде, окружающей факел, также протекают процессы горения, но в порядке дожигания несгоревших в факеле горючих составных частей, вынесенных из последнего вследствие турбулентных пульсаций или попавших туда из хвоста факела в результате рециркуляции. [c.320]

В работе [119] измерены значения средней температуры I и пульсаций температуры ртути в турбулентном пограничном слое около изотермической стенки камеры. При движении вниз по потоку значения сначала возрастают, а затем уменьшаются. Распределение поперек пограничного слоя имеет пологий максимум около поверхности. Спектр этих пульсаций температуры во внешней части пограничного слоя включает область, соответствующую слабой конвекции. В ней спектральная плотность энергии, согласно теории Корсина [28], уменьшается с волновым числом Я как Аналогичная область спектра для [c.58]

На рис. 11.6.3,0 представлены профили относительной интенсивности пульсаций температуры и скорости, измеренные в самых последних по потоку сечениях пограничного слоя. Они в отличие от распределений, полученных Кутетладзе [90], не имеют резко выраженных максимумов. Дело, по-видимому, в том, что под действием турбулентной диффузии выравниваются градиенты поперек пограничного слоя. Однако совсем другие профили получены в работе [4], где в аналогичных условиях наблюдались два максимума интенсивности пульсаций, причем больший из них располагался при т] = 2,8. Такие профили с несколькими максимумами возникают, по-видимому, в результате [c.61]