Турбулентные слои смешения

Рис. 13.29. Зависимость отношения приведенной длины к истинной длине плоского слоя смешения турбулентной струи от параметра МГД-взаимодействия при продольном и окружном магнитных нолях

На границе струи образуется утолщающийся турбулентный слой смешения. В результате уменьшается ядро невозмущенного потока. Начальный участок струи оканчивается там, где турбулентный слой смешения в результате утолщения достигает оси струи. Развитие струи в этой области в значительной степени определяется начальными условиями истечения и относительно слабо зависит от воздействия окружающей среды. [c.142]

Развитие плоского турбулентного слоя смешения, - В кн. Пятый Всесоюзный съезд по теоретической и прикладной механике. Аннотации докладов. - Алма-Ата Наука, с, 254-255. [c.278]

Рис. 13.30. Сравнение расчетных и экспериментальных толщин слоя смешения турбулентной струи при продольном магнитном поле

Аналогия Рейнольдса. Разумно предположить, что аналогия Рейнольдса между передачей количества движения и тепла приближенно справедлива Для турбулентного слоя смешения. Поэто-щу процесс передачи тепла через слой смешения, который можно [c.184]

Плоский турбулентный слой смешения [c.58]

На рис. 2.10 показана схема дозвуковой свободной струи в безграничном пространстве и в поле скоростей для нескольких ее сечений. В выходном сечении рабочего сопла струя имеет равномерное поле скоростей. При течении через пространство, заполненное средой с теми же физическими свойствами, что и у струи, в результате турбулентного перемешивания сред происходит увлечение струей частиц жидкости или газа из этого пространства. Частицы рабочей струи, вытекающей из сопла, вместе с частицами увеличенной (инжектируемой) среды образуют турбулентный слой смешения, толщина которого растет в направлении течения. [c.67]

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]

Прежде всего заметим, что статистически однородное поле концентрации является идеализацией процесса, имеющего место в ряде технических устройств, например в камере смешения, когда в канал постоянного сечения с помощью большого количества струй со скоростью, отличной от скорости спутного потока, подается примесь некоторого вещества. Обычно эффекты турбулентного перемешивания в слоях смешения столь велики, что течение в камере быстро приобретает статистически однородный характер (т.е. поля средних параметров выровнены поперек канала, а остаются только пульсации скорости, концентрации и т.д.). Полезно рассмотреть предельную ситуацию, когда в начальном сечении канала концентрация примеси принимает случайным образом только два значения z = О и z = 1 [c.87]

Значение постоянной а, входящей в соотношение (3.31) для скалярной диссипации, можно найти, если привлечь дополнительное соображение, что при г -> О коэффициент перемежаемости у пропорционален характерной ширине слоев смешения, т.е. 7 Это соображение основывается на физической картине течения и на определении величины 7 как доли объема, занятой вполне турбулентной жидкостью. Приравняв единице показатель степени в формуле (3.32) для 7, получим, что а = тг . [c.91]

Исследования воздействия низкочастотных (значение критерия Струхаля 0,2—0,6) и высокочастотных (значение критерия Струхаля 2—5) акустических возмущений на аэродинамические характеристики турбулентных струй выявили ряд практически важных эффектов [118]. Так, при наложении низкочастотных воздействий интенсифицируется турбулентное перемешивание, возрастают пульсационные скорости, укрупняются периодически возникающие вихри, расширяются слои смешения и уменьшается длина его начального участка, имеет место возрастание угла раскрытия и эжекционная способность струи. При этом интенсификация турбулентного перемешивания наблюдается при определенном пороговом уровне звукового давления в акустическом поле. В случае воздействия на турбулентную струю высокочастотных сигналов интенсивность турбулентного перемешивания ослабевает в приосевой части начального участка струи уменьшается пульсационная скорость, слои смешения утончаются, увеличивается длина начального участка смешения, уменьшаются угол раскрытия и эжекционная способность струи. [c.77]

В качестве меры турбулентности Прандтль [212] ввел понятие пути смешения Ьр. Путь смешения Ьр представляет собой расстояние, которое проходит элементарная частица жидкости в вихре при турбулентном течении, проникая из движущегося слоя в окружающую жидкость, пока скорость ее движения не станет равной скорости окружающей жидкости. Путь смешения Ьр будет тем больше, чем интенсивнее турбулентность. Так же как и турбулентность, путь смешения не имеет по всему объему потока жидкости одинаковой величины. В центре потока, где скорость и турбулентность наибольшие, путь смешения Прандтля будет иметь наибольшее значение. По направлению к стенкам его величина уменьшается. [c.26]

Попытка учесть факторы турбулентности была предпринята в работе [32]. Из экспериментальных наблюдений следует, что толщина запыленного пограничного слоя увеличивается линейно с расстоянием от ударного фронта. Это обстоятельство указывает на аналогию между процессом поднятия пыли за ударной волной и процессом турбулентного смешения в сдвиговом слое. Как известно, в последнем случае существует автомодельное решение для распределения скорости, а высота слоя смешения также увеличивается линейно с расстоянием. Авторами предложена диффузионная модель поднятия пыли за УВ. Это явление трактуется как изотермическое турбулентное смешение двух жидкостей с различными плотностями и скоростями. Диффузионная модель также приводит к линейной зависимости высоты запыленного пограничного слоя от расстояния до ударного фронта, что согласуется [c.198]

При стекании жидкости ио наклонной или вертикальной поверхности характер движения потока может быть турбулентным (как, наиример, в колонне с орошаемой стенкой, рассмотренной в главе IV, при достаточно высоких значениях числа Рейнольдса). Кроме того, скорость абсорбции может быть увеличена и при ламинарном течении за счет волнообразования на поверхности и возникающих при этом конвективных перемещений. В точках контакта отдельных элементов поверхности часто происходит периодическое смешение слоя жидкости при его стекании по насадке по вертикальному ряду дисков или шаров. [c.98]

Опыты Прандтля для плоских турбулентных струй большой ширины, истекающих в безграничное пространство покоящейся жидкости, позволили определить эмпирическую константу к, которая оказалась равной 0,0246. Ширина слоя смешения при этом также пропорциональна х с коэффициентом пропорциональности 0,255 [1]. [c.192]

Свободные турбулентные течения. К течениям такого типа относят струи, слои смешения двух параллельных потоков и течения в следе за обтекаемыми телами. Для всех них характерно отсутствие границы с какими-либо твердыми стенками. [c.207]

Для струйных течений, как и для пристенных, типичен асимптотический характер пограничных слоев, в которых осуществляется динамическое взаимодействие объекта со средой. Поэтому внешней границей струи и на начальном, и на основном участке считается поверхность, где относительная скорость принимает сколь угодно малое, но заранее обусловленное значение (обычно 1%). Следует заметить, что в отличие от пристенных пограничных слоев, а также от ламинарных струй, толщина турбулентной струи изменяется по линейному закону с несколько различающейся конусностью на начальном и основном участках [84, ИЗ]. Если через Ь х) обозначить ширину слоя смешения или полутолщину струи (характерная толщина пограничного слоя струи), то [c.209]

В случае течения вязкой жидкости эта граница не является устойчивой. Непосредственно за точкой отрыва след окружен тонким вихревым слоем, который колеблется и утолщается под воздействием турбулентности, переходя затем в турбулентную зону смешения. Жидкость из этой зоны смешения вследствие разрежения в следе подсасывается вдоль профиля. В ре- [c.144]

Рис. 5 15. Схематизированная картина течения на пластине в присутствии цилиндра / — рециркуляционная область, 2 — новый (внутренний) слой, 3 — область полного гидродинамического равновесия, 4 — слой смешения, 5 — линия максимального касательного напряжения 6 — зона максимальной генерации энергии турбулентности, U/U = onst — линии равных скоростей, 6 — толщина пограничного слоя С — параметр неравновесности Клаузера.

Определение величины 6. Толщину слоя смешения нельзя определить однозначно в противоположность ширине струи, для которой можно определить величину п/2 (рис. 11.5). Профили скорости в турбулентных струях и следах сходны, и для них Ыг 1/2 2,5. Это можно использовать для преобразования вышеприведенных формул для цэф и /т/6 Например, формулы для осесимметричной струи можно переписать, введя величину rj/2 в виде [c.127]

Во внешней части струи, где с1Г/(1 г>>0 и Е1>0, должно иметь место подавление турбулентности в пристенной области ЕКО и происходит интенсификация процессов турбулентного обмена. Как видно из рис, 5, с увеличением ширины слоя смешения возрастают локальные значения чисел Ричардсона, причем во внешней части они заметно выше, чем в пристенном пограничном слое. [c.9]

Особенностью образующегося слоя смешения является переменная скорость спутного потока (течения в выемке), а также некоторое нарастание интенсивности турбулентности вдоль его длины (рис. 1, б). Экспериментальные данные по профилям скорости в слое смешения были обобщены в виде u/u =f(y-y /y -y ), где г/д 5 - координата, соответствующая скорости в слое смешения и=Ь,5и а Уу - координата нижней границы слоя смешения (рис.2). Полученные данные с удовлетворительной точностью группируются около общей кривой. [c.89]

На рис, 3 приведены данные по интенсивности турбулентности в слое смешения в зависимости от глубины выемки и толщины пограничного слоя перед точкой отрыва. Уменьшение глубины выемки приводит к увеличению интенсивности турбулентности в слое смешения, а изменение толщины пограничного слоя бд заметно проявляется лишь в его внешней части. [c.89]

К такому виду зависимости Вк приводят и различные модели, например, при замене зернистого слоя рядом последовательно соединенных ячеек полного смешения 9] масштабы которых см пропорциональны ёз. По расчетам Ранца [10] для поперечного тепло- и массопереноса при ромбоэдрической упаковке шаров Во = 0,089. Для продольного конвекционного переноса при больших числах Рейнольдса в работе [11 получено Во = 0,5. Такое же значение получено в работе [12] с использованием выводов статистической теории турбулентности. [c.89]

Константа в формуле Яэф = onst р6 (разность скоростей) в случае турбулентного слоя смешения имеет порядок 1 (А), 0,1 (Б), 0,01 (В), 0,001 (Г), 0,0001 (Д). [c.132]

Лучшее, чем (5), согласование с опытными данными для слоя смешения начального участка струи дает профиль скорости, полученный Толмином из теории турбулентности Прандтля. [c.366]

Дело в том, что решенная выше задача о слое смешения на основе гипотез турбулентного трения Прандтля (6а) и (6в) предполагают суш ествование локальной связи между турбулентными и осредненными характеристиками потока. Опыт показывает, что такая связь реализуется в том случае, когда коэффициент турбулентной вязкости (или диффузии) в направлении течения растет или остается постоянным. В тех случаях, когда теоретическая локальная связь указывает на уменьшение коэффициентов переноса, в действительности этого не наблюдается, фактические значения коэффициентов переноса на очень протяженных участках течения сохраняются почти неизменными. Но при этом становятся неприменимыми зависимости (6в) и (70ж), опираюш иеся на локальные связи турбулентных характеристик с осредненными. В таком случае непригодны и зависимости (70з). [c.393]

Неравенство (1.18) для свободных турбулентных течений подтверждено в опытах Кузнецова и Расщупкина [1977] (рис. 1.16). В этих опытах исследовался слой смешения на начальном участке подогретой осесимметричной струи, вытекавшей в неподвижный холодный воздух. В начальном сечении ширина динамическрго пограничного слоя была на порядок меньше ширины теплового пограничного слоя, в силу чего и выполнялось неравенство (1.18). [c.39]

К проблеме взаимодействия УВ с пылевыми слоями тесно примыкает вопрос взаимодействия УВ с контактными разрывами, разделяющими два газа с сильно различающимися молекулярными весами. Действительно, смесь газа и твердых частиц можно моделировать тяжелым газом, сохраняя при этом одинаковыми числа Атвуда для обоих течений. Такой подход для моделирования рассматриваемой нами задачи о подъеме пыли был реализован, например, в работах А.Л. Кель, которые были процитированы выше и в которых исследовалось перемещивание двух различных газов на границе между ними в слое смешения. Традиционно слой перемешивания рассматривается как поверхность разрыва плотности, т.е. контактный разрыв. Взаимодействие ударной волны с коцтактным разрывом в одномерном нестационарном приближении описывается классическим решением задачи о распаде произвольного разрыва. Переход ударной волны из одного газа в другой через возмущенный контактный разрыв порождает неустойчивость Рихтмайе-ра-Мешкова. На заключительной стадии в области первоначального контактного разрыва образуется турбулентная область перемешивания, разделяющая потоки сжатых газов. Известно, что замена разрывного изменения плотности на контактном разрыве на непрерывное в некотором слое конечной ширины может снижать скорость роста возмущений на начальной стадии развития неустойчивости Рихмайера-Мешкова. Это отмечалось, например, в работах [103, 104], в которых проводились теоретические исследования нарастания амплитуды возмущения, и в экспериментальных работах [105 108]. [c.280]

В частности, за движением и динамикой организованных структур [86, 91] позволяет проследить метод лагранжевых пространственно-временных корреляций, когда интервалы корреляции гит не произвольны, а связаны через мгновенную локальную скорость ( о) о)- Когерентные структуры турбулентности выглядят как области относительно упорядоченного движения, для которых расположение в пространстве, а также возникновение и исчезновение во времени (фаза) случайны. Они возникают, как правило, в сравнительно ограниченных зонах генерации турбулентности пристенных областях, следах, струях, слоях смешения. В этой связи интересна попытка Ламли [98] трактовать их как базисные функции ipi f) собственного ортогонального разложения корреляционного тензора Rij r,f ) [c.188]

Автомодельность профилей скорости и избыточной концентрации на основном участке плоских и осесимметричных затопленных струй и слоев смешения не только экспериментально установлена, но и следует из существования автомодельного решения уже приведенных уравнений погранслойного приближения свободных турбулентных течений, дополненных соответствующими гранич-ными условиями (например, при у = О dWx/dy = О, дс/ду = О, = 0 при у = оо Wx = О, с = 0) и прандтлевскими реологическими гипотезами. Формулировка задачи записывается в соответствующих автомодельных переменных. Для плоской струи-источника [c.211]

Значитапьная часть представленных здесь результатов относится к так называемым пристенным турбулентным течениям. Такого рода течения иногда отождествляют со слоем постоянного напряжения в пограничном слое. Обычно он занимает от 10 до 20 % толщины пограничного слоя. Здесь под пристенными течениями понимаются сдвиговые слои, которые в отличие от свободных течений, не ограниченных стенками (струи, следы, слои смешения), развиваются при наличии одной свободной и одной или двух фиксированных границ. Стенка может быть плоской или криволинейной, проницаемой или непроницаемой, т.е. никаких особых ограничений на нее не налагается. [c.21]

Наличие или отсутствие минимума в зависимости Н = f(Ax/D) позволяет высказать некоторые соображения, суть которых состоит в следующем. При варьировании диаметра цилиндра в процессе сложной эволюции структуры ре-лаксирующего пограничного слоя могут реализоваться по крайней мерс два режима обтекания цилиндра. Они проявляются в том, что при относительно небольшом значении D увеличение уровня турбулентности в пограничном слос происходит преимущественно в пристенной области течения (см. рис. 5.35, а), поэтому максимум генерации энергосодержащих вихрей приходится именно на эту область. К тому же приток масс газа из внешней части течения к стенке (вследствие расширения слоя смешения) не столь активен. Поэтому воздействие этих масс в плане увеличения скорости пристенных слоев относительно невелико, что сдерживает резкое падение параметра неравновесности G, а, значит, и Я. В комплексе это приводит к тому, что восстановление равновесного состояния в этом случае затягивается, а сам релаксационный процесс будет стремиться к асимптотическому виду. [c.300]

Напротив, при возрастании диаметра источника возмущений (см. рис. 5.35, б) максимум генерации турбулентности удаляется от стенки. Поэтому формирование энергосодержащих вихрей приходится в основном на слой смешения, тогда как пристенная область течения не столь подвержена их влиянию. С другой стороны, вследствие увеличения поперечных размеров слоя смешения усиливается приток масс газа из внешних слоев к стенке, способствуя тем самым повышению скорости в этой области. Поскольку ускорение течения приводит к уменьшению параметра G (в отличие от заторможенного потока, где G велико), все это и обусловливает соответствующий ход зависимости Я = f(Ax/D) с формированием отмеченного выше минимума. [c.300]

Таким образом, интегральным масштабом, характеризукицим воз действие центробежных сил на турбулентность, является отношение ширины слоя смешения к радиусу канала. Следует отметить, что подобная картина имеет место и для пограничных слоев на криволинейных поверхностях, где интегральным аналогом числа Ричардсона является отношение толщины пограничного слоя к радиусу кривизны <Ег> /Нп[9]. [c.10]

На рис. 5 приведены нормированные спектры пульсаций скорости по волновым числам в слое смешения ( =0,03) и вблизи дна выемки. В слое смешения (рис. 5, а ) для относительно низких волновых чисел ( k=f2 i u < 3, где f - частота) наблюдается степенная зависимость Р(к),щ>ичеьл диапазон волновых чисел, в котором справедлива эта зависимость, значительно шире, чем в случае течения на пластине [3]. Другой особенностью спектра является резкое затухание турбулентной энергии при к> 3, описываемое зависимостью Р(к) к . [c.91]

Второй характерный масяптаб турбулентного двилсения возникает в струйном потоке. Он также может быть оценен на основе уравнения (15). Д и этого введем поперечный масштаб длины, пропорциональный пшрше слоя смешения струи, с помощью соотношения [8] [c.63]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология