Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Течение жидкостей в пограничном слое

    Определить величину Лтр. по приведенному уравнению довольно сложно, так как коэффициент трения X зависит от режима движения жидкости и от степени шероховатости стенок трубопровода. При ламинарном течении жидкостей пограничный слой покрывает все выступы стенок трубы X в этом случае зависит только от числа Рейнольдса Не (рис. 30). [c.87]


    При обтекании невязкой жидкостью сопротивление трения равно нулю. Однако в невязком (дозвуковом) течении отсутствует также и сопротивление давления. Этот результат известен в литературе как парадокс Даламбера. В потоках с большими числами Рейнольдса, когда применима концепция пограничного слоя, иа достаточно тонких телах с гладкой поверхностью отрыв может не наступить. В этом случае распределение давления по поверхности описывается теорией невязкого потенциального течения, из которой и следует нулевое сопротивление давления. Расчет течения в пограничном слое на таком теле позволяет найти распределение поверхностного трения Тщ, (л) и, следовательно, коэффициент сопротивления. [c.136]

    Гораздо труднее оценить влияние числа Прандтля. Если удельная теплоемкость и теплопроводность теплоносителя обычно мало изменяются с изменением температуры, то вязкость, особенно жидкости, изменяется довольно заметно. С изменением вязкости по толщине пограничного слоя меняется и распределение скорости, как это показано на качественной картине распределения скорости, приведенной на рис. 3.15. Так как вязкость жидкости обычно уменьшается с температурой, то при нагревании жидкости пограничный слой утончается по сравнению со случаем изотермического течения, а коэффициент теплоотдачи увеличивается. При охлаждении жидкости справедливо обратное утверждение. Принимая во внимание эти эффекты, часто заменяют показатель степени при числе Прандтля в уравнении (3.22) (вместо 0,4 берут 0,3) для случая охлаждения жидкостей. [c.57]

    Иногда необходимо провести детальное исследование течения в пограничном слое. Только что описанный метод, использующий распыленный в воде порошкообразный алюминий, оказался эффективным для изучения поведения потока жидкости, обтекающего ребра в поперечном направлении (см. рис. 3.21). Анемометры с нагретой проволочкой доказали свою эффективность при исследовании тонкой структуры турбулентного потока, но с ними очень трудно работать, и потому они скорее могут быть использованы опытным экспериментатором, чем специалистами, проектирующими теплообменники. Для решения некоторых задач полезным, может оказаться введение красящего вещества. Следы раствора иода можно ввести в крахмальный раствор, что даст резко очерченный след, распространяющийся по потоку от места впрыска. Перемещение и скорость размытия окрашенного пятна позволяют судить о характере и интенсивности турбулентных токов в данной окрестности. Добавлением в раствор крахмала малого количества тиосульфата натрия, реагирующего с иодом, можно добиться обесцвечивания окрашенного пятна, что позволяет производить многократное впрыскивание без потери прозрачности массы жидкости. [c.322]


    Рассмотрим ламинарное слоистое движение вязкой жидкости около неподвижной твердой стенки. На самой стенке скорость жидкости равна нулю, а вблизи стенки жидкость подтормаживается под действием сил вязкости. Эта область течения вязкой жидкости, расположенная около обтекаемого тела, называется пограничным слоем. Вне пограничного слоя влияние вязкости обычно проявляется слабо и картина течения близка к той, которую дает теория идеальной жидкости. Поэтому для теоретического исследования течения вязких жидкостей все иоле течения можно разбить на две области на область пограничного слоя вблизи стенки, где следует учитывать силы трения, и на область течения вне пограничного слоя, в которой можно пренебречь силами трения и поэтому применять закономерности теории идеальной жидкости. Следовательно, пограничный слой представляет собой такую область течения вязкой жидкости, в которой величины сил трения и инерции имеют одинаковый порядок. На основании этого можно оценить толщину пограничного слоя. [c.279]

    Описанные результаты относятся к наиболее простым случаям течения в ламинарном пограничном слое. При более сложной форме обтекаемой поверхности и произвольном распределении параметров внешнего потока необходимо решать систему уравнений в частных производных (31), (32) численными методами. Наряду с разработкой численных методов были сделаны попытки создать приближенные методы расчета, основанные на решении интегральных соотношений, составленных для всего пограничного слоя. Составим интегральное соотношенпе импульсов при установившемся течении в пограничном слое сжимаемой жидкости. Применяя уравнение количества движения к элементу пограничного слоя длины dx и единичной ширины, получим ( 5 гл. I) [c.299]

    Рассмотрим плоскопараллельное течение несжимаемой жидкости, причем будем для простоты считать, что составляющая скорости и зависит только от координаты у, а составляющая скорости V всюду равна нулю. Давление жидкости Р в основном движении есть функция координат х и у. Течение в пограничном слое можно приближенно считать именно таким течением, так как изменение продольной составляющей 11 в направлении координаты X значительно слабее, чем в направлении координаты у, а поперечная составляющая V мала по сравнению с величиной и. [c.308]

    Глава 5 посвящена методам численного моделирования течений в пограничных слоях, струях и каналах. Теория пограничного слоя — один из важнейших разделов современной гидрогазодинамики. Она нашла широкое распространение и применение для расчета трения и теплопередачи на телах, движущихся в потоке жидкости и газа. Методы теории пограничного слоя используются также для анализа течений в следах за движущимися телами, течений в струях и течений в каналах. В главе 5 сначала формулируются основные математические задачи, которые моделируют указанные течения, затем на примере простейшей системы уравнений теории пограничного слоя — уравнений Прандтля — строится разностная схема и приводится алгоритм расчета. Далее этот метод обобщается п дается описание схемы (получившей название основной) для интегрирования систем уравнений типа пограничного сдоя. Решение стационарных задач пограничного слоя разностными методами получило в настоящее время широкое распространение. Методы, описанные в этой главе, оказались легко применимыми к различным задачам этого класса и достаточно эффективными с точки зрения скорости счета и загрузки оперативной памяти ЭВМ, что позволяет применять их на машинах малой и средней мощности. [c.13]

    Плоская пластина. При течении жидкости (газа) вдоль плоской поверхности (пластины) в пристенной зоне образуется гидродинамический пограничный слой, в пределах которого скорость изменяется от значения оУо на внешней границе до нуля на стенке. На начальном участке пластины, пока пограничный слой тонкий, течение ламинарное. Далее, на некотором расстоянии Хкр от передней кромки пластины течение в пограничном слое становится турбулентным. Условная граница перехода от ламинарного режима течения к турбулентному определяется критическим значением числа Рейнольдса  [c.173]

    В различных технических приложениях используются жидкости с очень большими или очень малыми числами Прандтля. Углеводородные топлива и кремнийорганические полимеры с большими числами Прандтля все более широко используются в промышленности. Жидкости с малыми числами Прандтля, например жидкий натрий, применяются в качестве хладагента в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах. Некоторые другие жидкие металлы предлагается использовать в качестве рабочих тел в космосе. Перенос в таких жидкостях представляет и теоретический интерес. Например, в случае ламинарных течений в пограничном слое хотелось бы знать, имеет ли зависимость (3.4.4) числа Нуссельта от числа Прандтля, выраженная через функцию (Рг), асимптотический характер при очень больших числах Прандтля  [c.118]


    На рис. 5.3.10,0 видно, что вблизи поверхности жидкость, нагреваемая теплой стенкой, становится легче окружающей жидкости и накапливается на поверхности. Единственной движущей силой снова является сила, связанная с полем давления, индуцированным выталкивающей силой < 0. Градиент др/дх также отрицателен из-за утоньшения слоя с ростом х. Под действием этого градиента давления жидкость течет вовне и стекает с краев пластины. В условиях стационарного течения устанавливается такой пограничный слой, что максимальная его толщина имеет место в середине пластины и уменьшается к краям. Это течение в корне отличается от притекания к оси от краев и дальнейшего развития течения типа пограничного слоя, образующегося на нагретой горизонтальной поверхности, обращенной вверх. Здесь S О при л = О и обе величины, сила и производная db/dx, отрицательны. [c.248]

    Рассматривается течение в пограничном слое около вертикальной поверхности. Предполагается, что и вдуваемый компонент А, и жидкость окружающей среды В представляют собой совершенные газы. Кроме того, предполагается, что молекулярная масса компонента А больше молекулярной массы компонента В. В таком случае, как показывают экспериментальные [c.389]

    Исследованию подобных течений посвящена работа [27], в которой изучалось течение в пограничном слое, возникающее в случае, когда выталкивающая сила действует в направлении от стенки. Были рассмотрены два случая плоское течение вдоль двумерной поверхности, когда происходит втекание жидкости на передней кромке, и радиальное растекание (или растекание на диске), когда жидкость движется по радиусу наружу, к краю поверхности. Были получены решения для изотермической стенки и для постоянной плотности теплового потока на поверхности. [c.534]

    При таянии плоской вертикальной ледяной пластины, расположенной даже в соверщенно спокойной соленой воде, создается свободноконвективное течение. В этих условиях движение жидкости представляет собой течение типа пограничного слоя и его характеристики можно рассчитать, как будет показано ниже.. Основными уравнениями для установившегося течения жидкости с постоянными теплофизическими свойствами являются уравнения (9.3.1) — (9.3.3). Уравнение концентрации получается из уравнения (6.2.35) и имеет вид [c.550]

    Движение твердых частиц в жидкости илн газе (внеш. задача) описывается с помощью упрощенных ур-ний Навье-Стокса (ползущее течение при Ке < 1, течение в пограничном слое при больших числах Яе). Закон сопротивления выражается зависимостью =/(Яе), где -коэф. сопротивления. Для шарообразных частиц при Ке < 1 величина = = 24/Ке при развитой турбулентности л 0,44. Скорость своб. осаждения под действием силы тяжести по закону Стокса для одиночной шарообразной частицы = [c.565]

    Представляет большой интерес то, каким образом завихренная жидкость покидает поверхность тела, поскольку от этого зависит течение за цилиндром и, следовательно, лобовое сопротивление цилиндра. В пограничном слое жидкость, заторможенная поверхностным трением, неспособна двигаться вдоль поверхности против возрастающего справа от цилиндра давления, и происходит ее отрыв. Таким образом жидкость пограничного слоя перестает следовать в своем движении за профилем тела. Точки отрыва, в которых пограничный слой отходит от поверхности тела, обозначены на рис. 6-15,6 буквой 5. За точкой отрыва направление течения непосредственно на поверхности изменяется на противоположное, так что жидкость движется к точке отрыва сразу с обоих [c.116]

    Конвективный теплообмен происходит благодаря контакту движущейся жидкости и твердой поверхности, имеющих различную температуру. Прн вынужденной конвекции движение вызвано не нагревом жидкости, как это наблюдается при естественной конвекции, а воздействием некоторой внешней силы. Энергия, поступающая извне, необходима для поддержания движения жидкости при этом действуют две силы — давление жидкости, зависящее от скорости потока (V2 Р ) и сила трения, обусловленная вязкостью жидкости ([х dv dy)). Влияние этих сил на теплоотдачу жидкости характеризуется безразмерным параметром — критерием Рейнольдса Не = pvX . Этот параметр характеризует также режим течения в пограничном слое, который самым непосредственным образом определяет теплоотдачу жидкости. [c.55]

    Течение за пограничным слоем можно считать потенциальным (т. е. безвихревым), так как влияние сил вязкости в этой области не проявляется. В таком случае распределение давления описывается уравнениями Эйлера (т. е. теорией идеальной жидкости), так что производную др дх в пограничном слое можно считать заданной и не зависящей от у. [c.111]

    Итак, при изучении движения вязких жидкостей следует учитывать существование двух областей 1) течение вне пограничного слоя, характеризуемое закономерностями для идеальных жидкостей (в этом случае можно пренебречь силами трения) 2) течение в пограничном слое, где следует учитывать силы трения, которые вызывают торможение слоев жидкости вблизи обтекаемой поверхности. [c.111]

    Предыдущие результаты применимы также к произвольному течению в пограничном слое на стенке с незначительной кривизной, если градиенты давления вне пограничного слоя, где течение можно рассматривать как течение идеальной жидкости, достаточно малы. Если через б обозначить толщину пограничного слоя, через м соответствующую местную скорость трения и через Ке безразмерное число, равное б/у, то приведенные результаты для турбулентного течения между двумя плоскостями изменятся мало. [c.158]

    Течение в пограничном слое может быть и ламинарным и турбулентным [31]. Касательные напряжения в обтекаемом потоком пограничном слое твердой поверхности при турбулентном и ламинарном режимах по своей природе различны в ламинарном слое они определяются только вязким трением, а в турбулентном помимо вязкого трения существенную роль играют касательные напряжения, возникающие при обмене количеством движения между отдельными частицами жидкости вследствие их неупорядоченного движения. В результате турбулентного обмена скорость в турбулентном пограничном слое выше, чем в ламинарном. Этим объясняется, что профиль скоростей в турбулентном потоке более полный , чем в ламинарном. [c.43]

    III фаза. Кривые потерь напора для бумажной массы по форме аналогичны кривой для воды при турбулентном режиме движения, но располагаются ниже ее. В турбулентном потоке существуют пограничный слой и ядро течения. В пограничном слое возникают вихри, перемещающиеся в ядро течения. При равных скоростях движения неоднородных жидкостей в трубах более концентрированные суспензии оказывают большие сопротивления развитию вихрей. Поэтому степень турбулентности, а следовательно, и величина потерь напора будут тем меньше, чем выше концентрация суспензии. [c.61]

    В случае больших значений Н/й использовалось допущение о существовании, в прямоугольной полости течений типа пограничного слоя [95]. Иначе говоря, было сделано предположение о том, что вертикальное движение жидкости заключено между пограничными слоями вблизи вертикальных поверхностей. Жидкость во внутренней области считалась неподвижной и вертикально стратифицированной. Такого рода режим с преобладающим влиянием конвекции возникает при достаточно больших числах Ка. Оказалось [221], что функция тока, рассчитанная в работе [95], примерно на 30 % выше, а максимальные вертикальные скорости приблизительно на 25 % выше соответствующих значений, полученных в работе [79]. Было предложено 21] обобщить результаты "илла [95] при условии, что суммарный поток энергии вблизи адиабатических верхней и нижней стенок равен нулю, что позволило бы определить возникающую при анализе произвольную постоянную. Этот подход обеспечил более близкое соответствие между теоретическими и экспериментальными [c.262]

    Процесс роста и отрыва паровых пузырей на поверхности нагрева можно представить следующим образом (рис. П-2). При подводе к поверхности определенного количества теплоты ее температура становится выше температуры насыщения, а прилегающий к ней слой жидкости (пограничный слой) оказывается перегретым (положение а). Находящиеся в центрах парообразования паровые зародыши очень быстро (сотые и тысячные доли секунды) увеличиваются в размерах, перемещая при этом перегретый слой жидкости (положение б). Достигнув отрывного диаметра (положение в), пузырь отрывается и всплывает, увлекая с собой некоторое количество перегретой жидкости. При отходе пузыря и теплой жидкости от поверхности нагрева их место занимает подтекающая из объема менее нагретая жидкость (положение г). Последняя в течение некоторого времени прогревается, и процесс повторяется. [c.37]

    Для решения системы нелинейных дифференциальных уравнений (2)— (4) используем разностный метод. Разностные методы в последние годы получили широкое распространение при решении разнообразных задач гидродинамики и теплообмена, для расчета течений в пограничном слое, трубах и каналах [Г]. Наиболее эффективными оказались неявные методы, которые по сравнению с явными свободны от ограничений, налагаемых на выбор величины шага в продольном направлении. Неявным методом были исследованы некоторые задачи ламинарного течения и теплообмена ньютоновских и неньютоновских жидкостей в трубах [8—И]. [c.89]

    Это предположение подтверждается следующими экспериментальными фактами. Во-первых, профиль скорости в пограничном слое на стенках прямолинейных участков цилиндрических труб такой же, как и профиль скорости на плоской пластине, независимо от того, какое течение — ускоренное или замедленное — предшествовало течению около прямолинейного участка трубы. Во-вторых, профиль скорости над точкой отрыва в турбулентном пограничном слое несжимаемой жидкости не зависит от параметров течения во внешнем потоке до точки отрыва. Универсальность отрывного профиля нри различном характере течения до сечения отрыва также говорит о том, что можно пренебречь влиянием внешнего потока вне небольшой окрестности рассматриваемого сечения. Наконец, опыты но исследованию взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем непосредственно показывают, что заметные изменения в пограничном слое происходят лишь на расстоянии, равном всего nei KonbKHM толщинам пограничного слоя. Следовательно, даже очень сильное изменение давления во внешнем потоке, вызванное скачком уплотнения, влияет на характер течения в пограничном слое впереди скачка уплотнения лишь в малой окрестности. [c.332]

    Второй пример связан с расчетом течения в пограничном слое, нестационарный характер которого определяется нестациоиарностью изэнтропического п сверхзвукового внешнего потока. Синусоидальные колебания скорости и скорости звука генерируются на входе канала такпм образом, что число Маха остается постоянным. При решении задачи одновременно интегрируются две системы система одномерного нестационарного движения идеальной жидкости и система нестационарных уравнений пограничного слоя. Первая из этих систем записывается относительно скорости внешнего потока и и скорости звука а = р/р  [c.159]

    В работе Шопауэра [38] проводится решепие уравнений ламинарного нограничного слоя в несжимаемой жидкости в иеремеи-ных Крокко. Применяется неявная разностная схема, описание которой в статье не дается. Приводятся результаты расчетов течения Тани с распределением скорости внешнего потока U = = 1—1 и течения в пограничном слое около кругового цилиндра нри скорости внешнего потока I7 = 2 sin ср. Точка отрыва определена при гр = 104,1°. [c.234]

    Эти расхождения связаны, как можно полагать, с влиянием дополнительных краевых течений, пренебрежением переменностью физических свойств жидкости в пограничном слое, взаимодействием течений в середине пластины и отбрасыванием членов высших порядков малости в теоретическом анализе. Акройд [2] оценил влияние первых двух из этих причи н для горизонтальных пластин прямоугольной формы в плане. Во-первых, в анализе методом пограничного слоя для полубесконечной поверхности было учтено влияние переменности физических свойств жидкости. Представлены подробные расчеты для течений воздуха и воды. Затем был предложен метод расчета тепловых потоков на горизонтальных поверхностях прямоугольной формы в плане, как на рис. 5.3.8. Предполагаемая модель течения в пограничном слое согласуется с визуальной картиной течения над нагретыми горизонтальными поверхностями различной формы в плане, полученной в экспериментах [77] для воды. Постулируется существование четырех независимых друг от друга областей течения типа пограничного слоя, начинающего нарастать от четырех кромок пластины. Предполагается, что слияние этих течений происходит вдоль линий АВ, ВС, ОЕ, Ер и ВЕ. Предполагается далее, что на этих линиях течения отрываются от поверхности и поднимаются вверх. Если обозначить через д" средний тепловой поток на единицу площади верхней поверхности пластины, то [c.239]

    Течение в пограничном слое. Рассмотрим второй предельный случай движения потока газа или жидкости при обтекании твердых тел, когда снлы вязкости пренебрежимо малы, что справедливо при больших значениях чисел Рейнольдса. В зтом случае уравнения Навье—Стокса упрощаются, поскольку на некотором расстоянии от обтекаемого тела вследствие малой вязкости в потоке преобладают силы инерции, причем жидкость не скользит по поверхности тела, а какГ бы прилипает к ней. Переход от скорости, равной нулю, к скорости Н о на некотором расстоянии от обтекаемой поверхности происходит постепенно в пограничном слое, В зтом слое градиент скорости А Ау в направлении, перпендикулярном обтекаемой поверхности, очень велик, а поперечная составляющая скорости мала по сравнению с Соответственно уравнения Навье-Сюкса для двумерного стационарного ламинарного пограничного слоя несжимаемой жидкости имеют вид [c.152]

    Физическая сущность влияния акустических колебаний на теплообмен при естественной или вынужденной коивекции сводится, по П. Н. Кубанскому [168—170], к воздействию акустических течений на пограничный слой и ламинарный подслой жидкости. Так, осесимметричное и плоское акустические течения у стенки гладкого цилиндра, направленные по нормали к поверхности, глубоко проникают в эти слои. Вследствие этого указанные слои претерпевают деформацию, смещение в иное положение и турбулизацию. Осесимметричные акустические течения у возбужденных резонансных систем пронизывают пограничный слой и внедряются в поток, вызывая сильные возмущения в ламинарном подслое, пограничном слое и потоке, омывающем цилиндр. Результатом всех этих изменений и является интенсификация процессов теплоотдачи. [c.67]

Смотреть страницы где упоминается термин Течение жидкостей в пограничном слое: [c.236]    [c.240]    [c.198]    [c.459]    [c.80]    [c.112]    [c.111]    [c.198]    [c.248]   
Явления переноса (1974) -- [ c.0 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Жидкость течение

Слой пограничный



© 2025 chem21.info Реклама на сайте