Течение жидкостей вихревое

Снова приходится подчеркнуть опасность вихревых образований при численных расчетах течений. Расчетам течений жидкости при корректной постановке задач способствуют должные свойства численных методов. Однако прихотливость возможных течений лишний раз предостерегает от того, что В. Набоков называл безответственным братанием с безднами. [c.212]

Уравнение Хагена — Пуазейля применимо только при параллельном движении слоев в трубке, причем такое течение жидкости называется ламинарным или струйчатым. Если скорости очень велики, то отдельные частицы двигаются по запутанным кривым в различных направлениях. Такое движение называется турбулентным или вихревым. В условиях турбулентного течения уравнение Хагена — Пуазейля не может быть использовано. [c.121]

Области вращательного (вихревого) движения жидкости и зоны с различной плотностью встречаются в большинстве течений жидкости. Типичными примерами в этом смысле могут служить нагревание жидкости в колене трубопровода, разделение различных по плотности составляющих в центрифуге, а также взаимодействие вращающихся элементов конструкции и потоков газа в турбинах и компрессорах. [c.457]

Для проведения анализа гидродинамических проблем, связанных с течением жидкости через межлопастные пространства ротора мешалки, можно с некоторым приближением воспользоваться упрощенной теорией вихревых насосов [241]. Эта теория предполагает полную симметричность течения относительно оси вращения ротора [c.111]

Попытки аналитического решения рассматриваемой проблемы в области значений критерия Рейнольдса Ве > 1 наталкивались на серьезные трудности. Уже из уравнений (1.152) можно заключить, что при Ве > 16 позади сферы скорость меняет знак. Если в передней части сферы жидкость течет в направлении от большего давления к меньшему, то в кормовой части течение направлено против градиента давления. Такое движение должно сопровождаться переходом кинетической энергии в энергию давления. Однако вблизи поверхностей шара часть кинетической энергии теряется на трение, а оставшейся энергии недостаточно для преодоления повышающегося давления. Последнее обстоятельство и приводит к возникновению обратного (по сравнению с основным потоком) течения жидкости в кормовой части. Визуализация течения позади сферы указывает на возникновение вихревого кольца, свойства которого в настоящее время подробно изучены [121, 252]. [c.56]

Эти уравнения справедливы при Ке I. Для больших значений Ке уравнение (V. 46) дает заниженные результаты, поскольку не учитывается структура потока при обтекании сферы. Как уже указывалось, с возрастанием Ке происходит отрыв пограничного слоя, сопровождающийся течением жидкости в кормовой части, противоположным направлению потока. Такое обратное течение приводит к отрыву вихревых колец, размер которых увеличивается с повышением значения Ке. При обтекании сферической частицы место отрыва пограничного слоя обнаруживается по кольцевому выступу на поверхности частицы (рис. V. 2). Наибольшая интенсивность массоотдачи наблюдается на передней части сферы. В связи со сложностью математического описания гидродинамической обстановки из-за отрыва пограничного слоя от обтекаемой поверхности обычно при больших значениях Ке используются эмпирические уравнения, например [c.425]

Из приведенных данных также видно, что на большей части сопла существует докритический режим течения жидкости. Таким образом, жидкость, поступающая из вихревой камеры в сопло, в рассматриваемом случае течет из области с докритическим режимом в область также с докритическим режимом. На рис. 15 видно, что подобное движение жидкости, так же как и в водосливе с широким порогом, сопровождается возникновением ряда стоячих воЛн. Однако к концу сопла волны пропадают, а те- [c.67]

Поскольку вторичное течение (как свободное, так и вынужденное) обладает тем свойством, что его вихревые линии совпадают с траекториями движения частиц, то это течение является винтовым. Такое заключение можно сделать, в частности, на том основании, что установившееся течение жидкости в аннарате с мешалкой совершается при постоянной затрате работы. Следовательно, скорость и вихрь вторичного течения имеют потенциал, а последнее позволяет при описании явления использовать представление об источниках и стоках [76]. [c.247]

В отличие от лабиринтного насоса у винтовых уплотнений и т. п. втулка выполняется гладкой, так как для создания напора в них используется вязкое трение. При работе же на маловязких жидкостях (с вязкостью, близкой к воде) в области вихревого (турбулентного) режима трения винтовые уплотнения с гладкой втулкой создают напор в несколько раз меньший, чем лабиринтный импеллер, при одинаковых с ним размерах и скорости вращения винта. При работе на вязких жидкостях в области ламинарного режима течения жидкости нарезка на втулке приведет только к уменьшению напора уплотнения, снижая вязкое трение в слое жидкости между втулкой и винтом. Существенное различие между вязким и вихревым трением заключается также в том, что напряжения трения в первом случае пропорциональны первой степени поперечной производной скорости движения жидкости, а во втором — квадрату ее [2]. [c.8]

Схематизируя картину вихревого течения жидкости в межлопастных каналах, Стодола считал, что отставание потока, вызванное действительным течением, будет таким же, как отставание, -вызванное жидким цилиндрическим вихрем с постоянной угловой скоростью, равной —ш (рис. 2.19). Тогда средние окружные проекции скорости, вызванные вихревым течением, на [c.44]

Различают, как известно, два вида течения жидкости и газа по трубам ламинарное (струйное) и турбулентное (вихревое). [c.6]

При постепенном увеличении скорости течения жидкости наступает момент, когда движение утрачивает струйчатый характер и переходит в вихревое бессистемное перемещение отдельных частиц по постоянно меняющимся путям. Такой режим течения носит название турбулентного. При турбулентном режиме силы инерции преобладают над силами вязкости жидкости. Скорость, при которой ламинарное движение переходит в турбулентное, называют критической. [c.120]

При достаточно высоких скоростях течения слоистое, или ламинарное, течение жидкости сменяется вихревым, или турбулентным. [c.44]

Обособление, отделение вихревых потоков от остального течения жидкости часто именуется как разрыв течений или даже разрыв слоя жидкости. При этом, однако, сплошность жидкости не нарушается, и понятие разрыва имеет лишь математический, но не физический смысл. При описании таких явлений нельзя признать удачным использование термина разрыв , свойственного совсем иным явлениям кавитации. [c.81]

При увеличении числа Тэйлора сверх критического значения (111) на 30—50% при X = О или на 10—20% при х> 0,5 показанное на рис. 17 упорядоченное вихревое течение жидкости сменяется более сложными формами вихревого течения. При дальнейшем возрастании числа Тэйлора вихревые течения становятся беспорядочными и приближаются к обычному турбулентному те-6 83 [c.83]

При этом способе на ход процесса влияют режим течения жидкости внутри ротора, степень отставания жидкости от вращения ротора, вихревые токи жидкости внутри него и т. д. [c.134]

В работах [107, 108] показано, что зависимость эффективности сегрегации примесей при управляемой кристаллизации от скорости перемешивания расплава проходит через максимум. Одно из объяснений указанной закономерности состоит в том, что с увеличением этой скорости время пребывания частицы или кристаллического зародыша основного вещества на фронте кристаллизации может оказаться меньше времени, необходимого для ориентации этой частицы на поверхности кристалла. Это приводит к образованию слабо упорядоченной твердой фазы, захватывающей маточный расплав или раствор. Кроме того, при интенсификации перемешивания ламинарный характер течения жидкости может смениться турбулентным. Образующиеся при этом вихревые потоки проникают в диффузионный слой, меняя его толщину и вызывая флуктуации температуры, а следовательно, и мгновенной скорости кристаллизации [72]. Следствием этого может быть периодическое частичное плавление кристалла и появление примесной полосчатости, которая качественно похожа на полосчатость, обусловленную концентрационным переохлаждением, вращением кристалла и другими причинами немонотонного распределения примеси в слитке, рассмотренными в разд. 2.3. [c.42]

При течении вязкой несжимаемой жидкости в цилиндрической трубе ламинарное течение может перейти в турбулентное, если Re > 2,3 10 . В случае реверсивного вращения контейнера диаметром d скорость w = = nd(o и L= Tid. Отсюда для направленной кристаллизации водно-солевой эвтектики (см. гл. 6) получаем, что числа Рейнольдса равны 3 -10 и 1,8 10 (a = 2,4 и 6,0 см соответственно для воды при 0°С v = = 1,8 см с ). Следовательно, выбранные параметры реверсивного вращения обеспечивают лишь интенсивное ламинарное течение жидкости, исключая образование вихревых потоков. Очевидно, оптимизация принудительного перемешивания является непременным условием эффективного концентрирования или очистки при помощи управляемой кристаллизации. [c.42]

Отметим одну существенную особенность приведенных формул. При рассмотрении рабочего процесса лабиринтного насоса мы считали, что силы давления и трения, действующие в канале насоса, пропорциональны квадратам скорости относительного движения жидкости, т. е. режим течения жидкости автомодельный, поэтому все полученные выражения подчиняются законам динамического подобия и согласуются с формулами пересчета характеристик, справедливыми для центробежных и вихревых насосов [13]. Приведем формулы пересчета, показывающие, как [c.19]

Исследования влияния величины радиального зазора между торцом лопастей и стенкой камеры, проведенные на опытном питательном насосе, показали, что при определенном увеличении ширины зазора по сравнению с обычно принимаемыми интенсивность кавитационного разрушения может быть существенно уменьшена. В связи с этим было высказано предположение, что полученный эффект определяется отрывом профильной каверны от поверхности лопасти, происходящим под воздействием течения жидкости через радиальный зазор. Этот поток образуется в результате перепада давления на лопасти и перемещения лопасти относительно стенок камеры. Принципиальная возможность подобного воздействия рассматривается в работе [89]. В ней отмечается, что в щелевом потоке каверна может приобретать форму вихревого вальца, оказываясь тем самым изолированной от поверхности лопасти. [c.213]

Отличительная особенность расчета эвольвентного оросите--ля состоит в том, что полость между наружной стенкой вихревой камеры и внутренней стенкой корпуса плавно уменьшается по ходу течения жидкости. В результате расчета подбирают такое смещение оси вихревой камеры относительно оси корпуса оросителя, при котором достигается эффект плавного и пропорционального изменения площади живого сечения. Образующая, проведенная через центры этого сечения, очень близка по форме к эвольвенте. [c.219]

Процесс формования осуществим в режимах ламинарного и турбулентного течения. Однако размер ВПС и соответственно прочность листов на их основе, по-видимому, наиболее эффективно регулируются при ламинарном режиме течения жидкости в аппарате. Как известно, при течении между двумя коаксиальными цилиндрами возникает неустойчивое расслоение жидкости, так как частицы, находящиеся вблизи внутренней стенки вследствие большой центробежной силы стремятся переместиться наружу. Для случая вязкой жидкости устойчивость такого течения впервые была исследована Дж. Тейлором [226], который вывел критическое условие устойчивости течения (переход от ламинарного к ламинарно-вихревому режиму), выражаемое в виде числа Тейлора [c.137]

Расслоение проявляется в образовании правильно чередующихся вихрей с правым и левым вращением и с осями, параллельными направлению окружной скорости вращающегося цилиндра. Схема такого течения и фотография вихрей приведены на рис. 3.17, а экспериментальные данные по диаметру частиц, полученных в ротационных аппаратах с зазорами 10 и 20 мм, в функции величины числа Тейлора — на рис. 3.18. Из рисунка видно, что на кривых наблюдается резкий перелом, удовлетворительно совпадающий с изменением характера течения жидкости и переходом от ламинарного к ламинарно-неустойчивому (вихревому) течению. Вероятно, при переходе к неустойчивому течению подводимая энергия в значительной степени расходуется на поддержание нового типа режима движения жидкости (увеличение интенсивности вихревых трубок) в аппарате, чем объясняется малая степень изменения размеров ВПС после достижения критической величины числа Тейлора. Действительно, расчет коэффициента момента сопротивления внутреннего цилиндра, выполненный при допущении о переносе энергии из основного течения во вторичное (вихревое) по приведенным в [c.137]

Закрученное течение жидкостей и газов сопровождается возникновением ряда эффектов, определяющих эффективность технологических процессов. Для исследований процессов очистки сжатого воздуха нами бьLfIИ выбраны вихревые трубные аппараты. В этих аппаратах реализуется вихревой эффект или эффект температурного разделения за счет формирования закрученных расширяющихся струй в трубном пространстве. В закрученном высокоскоростном потоке возникает радиальный и осевой градиент температуры и давления. Эти факторы являются определяющими в процессах конденсации и сепарации. [c.231]

Производительность осадительных центрифуг в действительности оказывается пониженной по сравнению с производительностью, вычисленной на основе рассчитанной скорости осаждения твердых частиц в центробежном поле. Уменьшение производительности объясняется, в частности, следующими причинами отставанием скорости вращения жидкости от скорости вращения ротора, приводящим к уменьшению центробежной силы, действующей на частицу неравномерностью течения жидкости вдоль ротора и увлечением осадившихся частиц с его стенок образованием вихревых зон, взмучивающих частицы. В связи с этим вводят понятие о коэффициенте эффективности отстойной центрифуги [c.216]

В условиях больших вертикальных температурных градиентов или больших частот вращения кристалла ламинарный характер конвекции может смениться турбулентным. Турбулентность проявляется прежде всего в виде вихревых токов, наложенных на обычную конвекцию и не искажающих общего поля последней. Режим течения жидкости характеризуется числом Рейнольдса Яе = 1 о/, где /, V — характерные длина потока и скорость движения среды в рассматриваемом течении у — кинетический коэффициент вязкости. Если Не меньше некоторого критического числа, режим течения жидкости ламинарный, если Не>Некр — режим течения может стать турбулентным. Турбулентный характер конвекции характеризуется низкими значениями чисел Рэлея и Прандля, [c.211]

Турбулентный р е ок н м движения ж ид кос т и— форма течення жидкости, при которой ее поток имеет нерегулярный нестационарным характер с развитым вихревым движением и активным перемеиишапием жидкости, обеспечивающим увеличение интенсивности теплоотдачи. [c.53]

Значение ср = onst соответствует эквипотенциальной поверхности (или эквипотенциальной линии на плоскости), т. е. поверхности или линии равного потенциала. Линии токов нормальны к эквипотенциальным линиям. На рис. 57 изображена такая сетка линий ф и 9, нормальных (ортогональных) друг к другу и образующих своеобразную, так называемую естественную систему координат. Для каждой конкретной геометрической формы, например, шара или цилиндра, в гидродинамике даются методы для построения линий ср и 4 [305]. Насколько применимо такое рассмотрение для реального случая При движении жидкости с сравнительно малой вязкостью возле твердой стенки вязкость сказывается только у поверхности твердого тела (в так называемом пограничном слое). На достаточно большом удалении от стенки вязкость не влияет, и течение жидкости принимает форму, близкую к потенциальному потоку. Напротив, вблизи стенки в пограничном слое благодаря силам вязкости возникают впхри. Таким образом, все течение можно разделить на две области движения — вихревого и невихревого (потенциального). В реальном потоке, конечно. [c.236]

Таким образом, t r является отношением нормальной скорости течения жидкости к нор.мальной скорости движения выступов винта или втулки и может быть назван коэффициентом увлечения жидкости. Этот коэффициент совпадает с соответствующим коэффициентом вихревых насосов (см., например, Б. И. Находкин, кандидатская диссертация Исследование работы вихревых насосов на воде , 195U г.). Для лабиринтных и вихревых насосов коэффициент увлечения пропорционален расходу насоса и равен единице, когда скорость движения жидкости становится равной скорости нарезки лабиринтного насоса или лопатки вихревого насоса. При этом, однако, как видно пз формулы (6а), напор насоса становится равным нулю, С механической точки зрения коэффициент увлечения характеризует отставание жидкости от стенки. Поскольку силы, приложенные к объему жидкости и к стенке, равны, то мощность, затрачиваемая на движение жидкости, пропорциональна скорости движения стенки, а мощность, приобретаемая жидкостью, пропорциональна некоторой средней слоросги движения жидкости, которая в пределе может стать равной скорости движения стенки. Однако при этом передача энергии от стенки к жидкости происходить не будет, т. е, насос перестанет работать. Таким образом, коэффициент увлечения даже теоретически не может достигать единицы, откуда становится ясным, почему общий к. п, д, лабиринтного или вихревого насоса всегда значительно меньше единицы. [c.12]

При течении жидкости по трубам имеет место пара-болнч. распределение скоростей в плоскости нормального сечения и, следонатель)ш, градиент скоростп непостоянен по сечению наибольший у стенок и равен нулю по оси трубы. При этом расход жидкости Q (объем жидкости, протекающей за единицу времени) определяется законом Пуазейля — Гагена Q = =яг Др/8/г1, где Др — разность давлений на концах трубы, г — радиус трубы, I — ее длина и г — вязкость. При возрастании скорости потока и радиуса трубы течепие все в большей мере становится турбулентным (вихревым) и вязкость в этих условиях уже не является фпзико-химич. константой жидкости (сопротив.чение движению в большей мере определяется плотностью среды, нем ее вязкостью). Закон [c.124]

Такие решения упрощенных уравнений Навье-Стокса или уравнений Рейнольдса, Громеки и других являются в действительности лишь частными решениями общих уравнений Навье-Стокса (33) гл. I. При определенных условиях эти решения устойчивы и выражаемые ими течения смазки действительно наблюдаются на практике. Однако при других условиях ламинарное течение жидкости или газа становится неустойчивым и заменяется более сложными формами течения в виде упорядоченных вихревых или беспорядочных вихревых, турбулентных течений. Теоретический расчет таких течений очень сложен. Несколько проще выполняется анализ тех условий, при которых ламинарное течение теряет устойчивость. Тогда можно рассматривать малые возмущения основного движения и развитие или затухание этих возмущений со временем или с перемещением потока жидкости. При этом уравнения Навье-Стокса (33) гл. I можно линеаризовать по выражениям скорости возмущенных течений, пока эти скорости много меньше скоростей основного ламинарного течения. [c.73]

Большое влияние на устойчивость ламинарного течения оказывают разрыв и кавитация жидкостной смазки. Эти явления существенно нарушают спокойствие течения жидкости и граничные условия течения. Перемещающиеся каверны и брызги вызы- вают значительные возмущения в виде местных случайных вихревых течений. Такие вихри еще не образуют обычного беспорядочного турбулентного течения, отличаясь от него большей масштабностью, более низкими частотами и меньшей устойчивостью. Тем не менее они могут заметно повышать вязкое сопротивление и изменять действующие гидромеханические силы. [c.84]

Рассмотренный нами ламинарный пограничный слой не охватывает всей совокупности явлений, возникаюш,их у поверхности тел, обтекаемых вязкой жидкостью. При увеличении Ке и толщины пограничного слоя структура его усложняется оставаясь ламинарным непосредственно у стенки, пограничный слой в большей своей части становится турбулентным. Точные решения дифференциальных уравнений турбулентного пограничного слоя еще не разработаны, и для его исследования применяются приближенные методы, основанные на уравнении количества движения. Отличный от ламинарного закон касательных напряжений в турбулентном потоке приводит к иному профилю изменения скоростей в пограничном слое в функции расстояния от стенки, чем это имеет место в ламинарном пограничном слое, и, следовательно, к иной функциональной зави-симосФи коэффициента трения от числа Ке. Однако течение жидкости в турбулентном пограничном слое подчинено тем же граничным условиям, Щ что и в случае ламинарного пограничного слоя. Отсюда, поведение тур- булентного пограничного слоя во многом сходно с Jлaминapным, т. е., обеспечивая обтекание контура тела в области отрицательных градиентов давления, турбулентный пограничный слой в области положительных градиентов давления в некоторой точке затормаживается и приводит к отрыву внешнего потока от контура обтекаемого тела с образованием вихревого гидродинамического следа. [c.137]

Для более высоких значений Ке (Ке < 70) Кавагути [11] исследовал течение вокруг твердой сферы с помощью приближенного вариационного метода (типа метода Галеркина). Успех применяемого метода в значительной мере зависит от удачного выбора системы аппроксимирующих функций. Предпринятая Кавагути попытка построить решение для Ке > 70 с той же аппрокси мирующей функцией тока не имела успеха. Трудность получения удовлетворительных результатов при возрастании Ке во многом обусловлена сложной структурой потока. Как отмечалось выше, отрыв потока наблюдается уже при Ке л 20. С увеличением критерия Рейнольдса точка отрыва потока от сферы перемещается вверх по течению. При этом за сферой возникает возвратно-вихревое течение жидкости. В опытах Танеды [12] были измерены продольные и поперечные размеры вихрей при Ке < 300. Отрыв потока наблюдался при Ке 24. При Ке 100 образовавшиеся вихри занимают заметную часть кормовой области сферы. Дальнейшее повышение критерия Рейнольдса приводит к тому, что вихри начинают колебаться, а затем уносятся набегающим потоком жидкости. Согласно наблюдениям Молера [13], при Ке 500 вихри сносятся набегающим потоком в область турбулизируемого за сферой следа. Столь сложная картина течения вокруг сферы вряд ли может быть описана стационарными уравнениями ламинарного движения. Следует ожидать, что стационарные уравнения удовлетворительно описывают картину течения, когда вихревые движения за сферой устойчивы. При очень больших значениях Ке на лобовой поверхности сферы образуется тонкий пограничный слой и решение в области до точки отрыва потока от сферы может быть получено в приближении гидродинамического пограничного слоя [14, 15]. Точка отрыва потока при ламинарном пограничном слое расположена примерно на экваторе сферы. [c.16]

Поэтому вихревые течения идеального газа с нулями V внутри области течения представляют собой топологические классы, не эквивалентные потенциальным. Роль сжимаемости, однако, как и в случае потенциальных течений, менее существенна очевидно, нетрудно доказать топологическую эквивалентность вихревых течений с нулями V внутри области течения аналогичным вихревым течениям несжимаемой жидкости (при дополнительном условии ограниченности числа М). Примеры упомянутого класса течений дают так называемые вихрепотенциальные течения, описывающие образование циркуляционных отрывных зон при обтекании профиля по схеме Бэтчелора. [c.201]

Из всех видов течений наибольшую роль в ультразвуковой технологии имеют мелкомасштабные течения, особенно вихревые потоки в окрестностях кавитационных пузырьков. Специфика этих потоков состоит не только в высокой степени турбулентности, но и в том, что кавитационные пузырьки, формируясь в порах, трещ,инах и неровностях поверхности твердого тела, интенсивно перемешивают жидкость в пограничном слое в местах, недоступных для обычного механического перемешивания. [c.213]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология