Вихри напряжение

Уравнение (11.13.6) играет в океанографии очень большую роль. Оно показывает, как создается стационарная циркуляция в линейных моделях. В субтропических круговоротах вихрь напряжения ветра отрицателен, что приводит в экмановском слое к конвергентному движению (западные ветры в обращенной к полюсу части круговорота смещают воду к экватору, в то же время восточные ветры в обращенной к экватору части движут ее к полюсу). Это означает, что непосредственно под экмановским слоем создаются нисходящие движения, вихревые линии сжимаются, и воды в соответствии с высказанными выше соображениями текут на юг. Вместе с тем из-за необходимости сохранения массы уравнение (11.13.6) неприменимо для круговорота в целом, поэтому для воспроизведения циркуляции ветрового происхождения необходим более полный анализ (см. гл. 12). [c.191]

Оно представляет собой квазигеострофическую форму уравнения потенциальной завихренности (сравнить со случаем /-плоскости (9.9.19)), в которой учтены вынуждающие силы, равные экмановской дивергенции или вихрю напряжения ветра). [c.245]

Физическая модель турбулентности Тейлора заключается в предположении, что в потоке возникают турбулентные касательные напряжения за счет поперечного переноса вихрей. [c.116]

При турбулентном движении помимо продольного существует поперечное движение со скоростью вызываемое наличием вихрей, создающих касательное напряжение равное [c.116]

Построение модели начнем с анализа закономерностей движения газовой фазы, поскольку в рассматриваемой ситуации она оказывает решающее влияние на формирование структуры двухфазного потока в плоской камере с наклонными перегородками. При построении математической модели будем исходить из того, что реальное движение газового потока с числами Ке -- 10 - -10 в канале с системой наклонных перегородок по своему характеру близко к кавитационному движению газа в плоском диффузоре. При этом для указанных чисел Ке поток отрывается от всей поверхности диффузора, возникают обратные токи и сосредоточенные вихри значительного напряжения. Однако в этом случае по глубине аппарата (в отличие от его ширины) линии тока мало [c.173]

Рассмотрим два одинаковых устройства, каждое из которых состоит из цилиндрического сосуда с вращающимся внутри него стержнем один из них содержит ньютоновскую жидкость (рис. 6.2, а), в другом расплав полимера (рис. 6.2, б). При вращении стержня в ньютоновской жидкости около него возникает вихрь. Это явление можно объяснить центробежными силами Р, которые отбрасывают жидкость вдоль радиуса г от стержня, т. е. Р (гг) > Р (п) при 2 > Г1. Профиль поверхности расплава полимера в другом сосуде совершенно иной жидкость наползает на вращающийся стержень. Такое движение противоположно движению, вызываемому центробежными силами. Более того, это явление, называемое эффектом Вайссенберга , наблюдается даже при низких скоростях вращения стержня. Часто его объясняют появлением так называемых сжимающих напряжений. При вращательном движении жидкости полимерные молекулы ориентируются, но они стремятся вернуться в состояние статистических клубков, это приводит к возникновению круговых напряжений, смещающих слой жидкости по направлению к валу. [c.136]

Наибольшие турбулентные касательные напряжения возникают вблизи стенок у внешней границы турбулентного ядра. На этом участке наиболее интенсивно образуются вихри, которые затем рассеиваются в турбулентном ядре и гасятся силами вязкостного трения. Энергия вращения вихрей переходит при этом в тепло. [c.124]

В зоне гидравлически шероховатых труб (рис. 2-10, б) толщина вязкого подслоя значительно меньше высоты бугорков шероховатости (б Л ,ах), которые почти целиком оказываются в турбулентном ядре потока. Обтекания бугорков происходит с большими скоростями и сопровождается интенсивными отрывами вихрей, которые попадают в центральную часть потока и усиливают его турбулентность. Рассеивание кинетической энергии вращения этих вихрей, происходящее в процессе перемешивания частиц и приводящее к переходу этой энергии в тепло, увеличивает потерю напора. Соответственно возрастает также и касательное напряжение на стенке, которое создается в основном в результате перепадов давлений,возникающих на бугорках при их отрывном обтекании. [c.127]

Поскольку передача энергии возмущениям от основного потока в первом приближении пропорциональна касательным напряжениям среднего течения, скорость усиления возмущений значительно возрастает при 02= (2л + 1)я и уменьшается при 02 = 2пп. Плоскости с повышенным сдвигом потока смещены по фазе на угол, равный п, по сравнению со случаем вынужденного течения с профилем Блазиуса. При естественной конвекции область с повышенным сдвигом потока возникает в результате процессов переноса, в которых источником низконапорной жидкости является удаленная от поверхности неподвижная среда, а не область, прилегающая к поверхности. В вынужденном течении, по данным Клебанова [85], наблюдается система вихрей, расположенных в один ряд во внутренней половине пограничного слоя. В течениях, вызванных выталкивающей силой, возникают еще вихри во внешней части пограничного слоя и в смежной области с неподвижной жидкостью. Они могут сильно деформировать профиль продольной составляющей средней скорости. Такое [c.29]

Частота колебаний дымовых труб в ветровом потоке, как установлено исследованиями, совпадает с частотой их собственных колебаний. При действии ветра позади трубы создается вихревая дорожка. Вихри, отрываясь от трубы, создают периодическую пульсацию, которая передает колебания трубе в направлении, перпендикулярном ветровому потоку. Дымовая труба может попасть в резонанс, если создаваемая скоростью ветра частота срыва вихрей совпадает с частотой собственных колебаний. При этом амплитуда колебаний возрастает и в соединениях кожуха возникают значительные динамические напряжения, которые могут явиться причиной разрушения сварных швов. [c.211]

Особенностью движения потока в каналах сложной формы поперечного сечения является наличие конвективного переноса поперек потока, вызванного движением крупномасштабных вихрей и вторичными течениями (рис. 1.81) . Это обстоятельство, а также переменная шероховатость стенок канала приводят к неравномерному распределению напряжения трения на границах потока. Поэтому наиболее точный расчет коэффициентов сопротивления трения может быть получен при переходе от характеристик потока, усредненных по сечению канала (средней скорости, числа Рейнольдса, средней относительной шероховатости, среднего касательного напряжения), к локальным характеристикам [c.83]

Поскольку беспорядочное движение вихрей аналогично тепловому движению молекул газа, описание процессов переноса массы, энергии и импульса в турбулентном потоке проводится методами, аналогичными принятым в молекулярно-кинетической теории газов. Таким образом, по аналогии с длиной свободного пробега молекулы вводится понятие пути перемешивания - расстояния, на котором вихрь движется без смешения с окружающей жидкостью. По аналогии с молекулярным переносом количества движения, выражаемым законом внутреннего трения Ньютона [уравнение (3.6)], величину напряжений турбулентного трения (или равную ей плотность потока импульса, переносимого вихрями) принимают пропорциональной градиенту скорости или градиенту импульса [c.43]

Значение напряженности вихря на стенке получается из условия прилипания , то есть принимается, что скорость жидкости на стенке равна нулю — условие (3.68). При этом граничные условия будут следующими. На правой стенке аппарата (у = 0 О < д < /) [c.172]

Под вихрем понимается группа частиц, вращающихся вокруг одной мгновенной оси с одинаковой угловой скоростью, т. е. по отношению к окружающей жидкости вихрь подобен твердому телу. Система вихрей, расположенных непрерывно вдоль одной общей оси вращения, называется вихревым шнуром. Основной характеристикой вихревого шнура является его напряжение I, равное произведению вектора угловой скорости со на площадь F, перпендикулярную направлению вектора [c.102]

Т. е. циркуляция скорости по контуру равна напряжению вихря, ограниченного этим контуром. Поскольку по отношению к окружающей жидкости вихревой шнур ведет себя как твердое тело, на него со стороны жидкости действует сила, перпендикулярная направлению движения потока. Как следует из рис. [c.103]

Ввиду сложной гидродинамической обстановки в циклоне точно рассчитать процесс очистки газа в нем чрезвычайно сложно. Обычно исходят из того, что время пребывания частицы в аппарате должно превышать время, необходимое для достижения частицей внутренней поверхности циклона. Иногда для такой оценки прибегают к допущению о постоянстве угловой скорости потока газа по сечению. Тогда время осаждения частицы определяется по формуле (III. 67), в которой Дб —диаметр корпуса, а Дв —диаметр выхлопной трубы. Производительность циклона определяется по формуле (III. 68), в которой Fp — рабочий объем циклона. Другой подход заключается в том, что вихревой поток, в котором происходит сепарация частиц, рассматривается как вихревой шнур. Как было показано в гл. II, напряжение вихревого шнура, равное произведению угловой скорости на площадь поперечного сечения, — величина постоянная. Поскольку площадь поперечного сечения цилиндрического вихря пропорциональна квадрату его радиуса, то [c.238]

Теория свободной турбулентности, т. е. турбулентности, развивающейся в случае движения потоков без фиксированных границ, была развита на основе воззрений Прандтля и Кармана [117] рядом исследований. Тэйлор и другие исследователи, чтобы объяснить некоторые явления, наблюдаемые при свободной турбулентности, разработали теорию переноса вихрей. При поперечном переносе вихрей, возникающих в турбулентном потоке, появляются турбулентные касательные напряжения. Эти представления применительно к процессам массопередачи получили развитие в работах В. В. Кафарова [67], посвященных так называемой межфазной турбулентности. [c.16]

Особенностями вертикальных цилиндрических предтопков являются большее развитие их высоты и отсутствие На выходе обратного сопла с пазухой. Последнее обстоятельство исключает образование обратного кольцевого вихря и циркуляционного движения в районе выходного отверстия. В связи с увеличенной высотой получается более умеренное объемное тепловое напряжение предтопка Q Vц= = (1,11,8) МВт/м по сравнению с горизонтальными циклонами. [c.468]

Диаметр частиц больше масштаба крупных вихрей. Если размеры частиц больше размеров крупных вихрей, то корреляция между пульсациями скорости в двух соседних достаточно удаленных друг от друга точках поверхности частицы равна нулю. Следовательно, равна нулю и корреляция между пульсациями напряжений в двух точках поверхности частицы, если они достаточно удалены друг от друга, так что равнодействующую сил, приложенных к частице со стороны жидкости, можно вычислять, пренебрегая пульсациями скорости жидкости. При отсутствии гравитационных сил или если р = р , частицы приобретают скорость поступательного движения, равную средней скорости жидкости. При наличии гравитационных сил и когда р Ф рз, траектории частиц можно рассчитать. На частицу действуют подъемная сила (равная разности силы веса частицы и силы Архимеда) и равнодействующая сил," приложенных к ней со сто- [c.133]

С увеличением числа заходов нарезки зависимость к от д становится более сильной (кривая 2). У насосов с треугольным профилем нарезки (с большим числом заходов и меньшим шагом) к с увеличением б падает наиболее резко (кривая 3). Это различие в зависимости можно объяснить разницей в характере турбулентного трения жидкости у насосов с редкой решеткой (малое число заходов) и густой решеткой (большое число заходов). В первом случае образуются вихри более крупные, чем во втором. Деформация и отрывы этих вихрей, а следовательно, и напряжения вихревого трения в меньшей степени зависят от зазора. [c.36]

Стационарные вынужденные решения рассматриваются в разд. 11.13 и 11.14, начиная с уравнения потенциальной завихренности для идеальной жидкости. Оно показывает, что при отсутствии трения растягивающиеся вихревые линии смещаются к полюсу. Растяжение в атмосфере может быть вызвано нагревом, в то время как в океане его основной причиной служит экмановская подкачка. Если ее связать с распределением напряжения ветра, то в результате получается важное соотношение,., известное как уравнение Свердрупа. Оно устанавливает, что перенос вод к северу вызывается положительным вихрем напряжения ветра. [c.146]

Рис. 12.7. (а) Изолинии среднегодовых геострофических переносов ( свердруповский минус экмановский ) в Северной Атлантике в мегатоннах за секунду (свердрупах). Значения получены интегрированием меридиональных геострофических расходов вдоль кругов широты от восточной границы либо до западной, либо до той долготы, на которой вихрь напряжения ветра обращается в нуль, (б) Карта динамической топографии поверхности 100 дбар (что приблизительно соответствует глубине 100 м) относительно поверхности 1500 дбар. Изолинии даны в динамиче ских миллиметрах, (Оба рисунка взяты из работы [441, рис. 4].) [c.254]

И решалась в предположении о линейно.м распределении скорости в вязком подслое, Таким образом, была использована физическая гипотеза о затухании невзаимодействующих вихрей в ламинарном плоско-параллельном, стационарном, безградиеитном теченш (эта гипотеза является, по-видимому, хорошим приближением к действительности непосредственно вблизи стенки). Проведенное теоретическое рассмотрение показало, что структура турбулентности в вязком подслое определяется крупномасштабными вихрями, сильно вытянутыми в продольном направлении. Эти вихри двигаются со скоростью, значительно превышающей локальные скорости в вязком подслое и составляющей примерно полов1шу скорости на внешнем крае пограничного слоя (или на оси, если рассматривается течение в трубе). Этому способствуют и напряжения Рейнольдса, которые затухают пропорционально третьей степени расстояния от стенки. Вычисления показали также, что поперечный интегральный масштаб вихрей в подслое соизмерим с толщиной вязкого подслоя, в то время как продольный интегральный масштаб турбулентности в подслое почти на два порядка больше. Этот факт указывает на важную роль трехмерности пульсационного движения в пределах вязкого подслоя. [c.180]

Возрастание Re и /и приводит к асимметричному распределению касательных сил по поверхности сферы. Однако это оказывает слабое влияние на картину течения внутри капли. Геометрия линий тока внутри катти даже при относительно больших значениях Re и /д мало отличается от адамаровского режима течения, определяемого вихрем Хилла Точка отрьгвз потока от твердой сферы может быть определена значением угла в, при котором касательное напряжение на поверхности обращается в нуль Это эквивалентно обращению в нуль вихря на поверхности При Re 100, например, зоне отрывного течения соответствует угол отрыва 124° В работе [28] на основании обработки экспериментальных данных отмечается, что угол отрыва потока от сферы в области Re <7S0 с погрешностью + 14 % можно коррелировать формулой 83 262 Re 2, [c.21]

Задача определения силы сопротивления, действующей на частицу в суспензии, сводится к задаче отыскания полей скоростей и давлений вокруг частицы, движущейся в замкнутой оболочке. Течение жидкости в ячейке должно удовлетворять уравнениям Навье-Стокса. Рещение в аналитическом виде удается получить только для двух предельных случаев режима ползущего движения, описываемого уравнениями Стокса, и инерционного режима движения, описываемого уравнениями идеальной несжимаемой жидкости. На поверхности частицы должно удовлетворятся обычное условие отсутствия скольжения, т. е. скорость движения жидкости должна быть равной средней скорости движения частицы. Условия на внещней границе ячейки, отражающие воздействие всего потока на выделенную ячейку, не могут быть определены однозначно, поскольку механизм этого воздействия недостаточно понятен. В основном используются три типа условий 1) предполагается, что возмущение скорости, вызванное наличием частицы в ячейке, исчезает на границе ячейки [105] 2) ставится условие непротекания жидкости через границу ячейки (обращается в нуль нормальная составляющая скорости) и предполагается отсутствие касательных напряжений на границе ячейки (модель свободной поверхности) [106] 3) условие непротекания жидкости сохраняется, но предполагается, что на границе ячейки обращаются в нуль не касательные напряжения, а вихрь [107]. [c.68]

В механических и гидромеханических процессах целенаправленно проводят разделение твердых тел и неоднородных систем, измельчение и диспергирование, смешение и образование неоднородных систем и т.п. Для интенсификации подобных процессов требуется активное вмешательство в движение отдельных элементов жидкостей и твердых тел. Для этого необ содимо управление полями скоростей и напряжений в заданных пространственно-временных масштабах как в элементах объема, так и на ограничивающих поверхностях. Таким образом, в общем случае интенсификация механических и гидромеханических процессов связана с задачей создания управляемых течений в многофазных гетерогенных системах и динамических полей напряжения в твердых телах. В частности, такие задачи могут решаться специальными приемами генерации вихрей, колебательных потоков, дислокаций и тому подобных структур с необходимой интенсивностью и распределением в пространстве и времени. [c.18]

И — высота, м Л — ширина вихревого слоя, м к (х) — импульсная переходная характеристика динамической системы / — интепснвпость или напряжение вихревых трубок / —момент инерции ядра вихря, кГ-м / — интеисивность турбулентности К — осредненный пульсацпониый вектор /<д — кинетическая энергия потока, кГ-л1 Ь—расход жидкости, кГ ч т — масштаб турбулентности, м [c.87]

Урапнспие (II, 75) иредставляет собой математическое выражение теоремы Н. Е. Жуковского количество движения, сообищемое безграничной массе жидкости двумя параллельными между собой, прямолинейными и непрерывными вихревыми слоями конечной ширины, одинакового напряжения и противоположного вращения, равно плотности жидкости, умноженной на циркуляцию вихрей, расстояние между слоями и на их ширину. [c.111]

В приведенных вариантах циклонных топок камеры работают по принципу ловушки , не давая возможности крупным кусочкам топлива покинуть циклонную камеру (обратные вихри или суженные горловины). Постепенно при циркуляции по циклонной камере частицы топлива под воздействием механических и термических факторов размельчаются до пылеобразного состояния, и, выгорая, дают хорошо выжженную шлаковую пыль, которая как и в пылеугольных топках удаляется сухим апособом через дымоходы. Однако с войственные циклонным камерам весьма высокие напряжения (от 2 до 5 млн. ктл м час и выше) позволяют в соот-ветствующи х случаях осуществить весьма эффективное жидкое шлакоудаление при улавливании значительной доли от всей золы топлива (каменные угли, сухие бурые угли, сухой фрезторф и др.). Впервые мысль о сознательном улавливании жидкого шлака за счет центробежного эффекта в пылеугольном процессе была осуществлена в проектах пылеугольных топок Ковригина [Л. 44]2. Эта же мысль лежит в основе испытанного лабораторного устройства Рамзина-Маршака [Л. 45]. [c.180]

Отметим некоторые результаты изучения влияния структуры турбулентности на гидродинамические характеристики разделенных газожидкостных течений [2]. На основе теоретических и экспериментальных исследованйй было установлено, что в разделенном газожидкостном потоке крупномасштабные пульсации обусловливают подвижность границы раздела фаз. В свою очередь движение границы раздела фаз изменяет касательные напряжения на поверхности и перераспределяет энергию потоков, в результате чего образуются волны на границе раздела фаз и крупномасштабные вихри в слое. Следовательно, при разделенном газожидкостном течении крупномасштабные пульсации являются основной причиной изменения газосодержания и давления в слое. [c.120]

По Т. Теодорсену, турбулентность непосредственно связана с существованием пограничного слоя. При равновесии в таком слое имеется баланс между процессами возникновения и затухания вихрей. Возникновение вихрей является следствием особой структуры потока, сходной с подковой и поэтому названной вихревой подковой. На поверхности основной вихревой подковы образуется система более мелких вихревых подков. Основная подкова является элементом, передающим касательные напряжения. [c.95]

Физический смысл ацтисимметрических напряжений тщательно изучался Дахлером и Скривеном [32, 33] в плане их общей теории структурированных континуумов. Дах-лер с соавторами [29, 31, 33], изучавший этот предмет как со статистико-механической, так и с феноменологической точки зрения, показал, что реологическое уравнение, имеющее вид уравнения (60), появляется даже в молекулярных теориях — всегда, когда молекулы рассматриваются не только как точечные массы, испытывающие центрально-симметричные взаимодействия В их работе й рассматривается как внутреннее спиновое поле, отличное от Уг д дЖ) X аз — половины вектора вихря. [c.29]

Ранее [1] были получены уравнения движения двух тонких плазменных колец в несжимаемой непроводящей среде. Предполагалось, что кольца состоят из завихренной, бесконечно проводящей жидкости, по оси колец текут токи, причем векторы вихря скорости и силы тока колинеарны. Вне колец жидкость находится в циклическом движении, скорость которого, равно как и магнитная напряженность, определяется из закона Био и Савара. [c.120]

Скорость сдвига (или градиент скорости) вызывает напряжение сдвига во всей жидкости, заполняющей аппарат. Градиент скорости является особенно важным фактором для неньютоновских сред. При ламинарном течении напряжение сдвига может быть рассчитано по скорости сдвига, если известна вязкость. При турбулентном течении, однако, это будет неверно. Турбулентное напряжение сдвига является результатом существования случайных, беспорядочных турбулентных вихрей, включая крупномасштабные, которые вырождаются в мелкомасштабные вихри или флуктуации. Масштаб крупных вихрен зависит от размера сосуда и в разных системах будет различным. Мелкомасштабные вихри, по-видимому, как в малых, так и в больших системах одинаковы. Мелкомасштабные вихри рассеивают энергию преимущественно за счет вязкого напряжения. Так как поведение мелкомасштабных вихрей почти не зависит от размеров сосуда, то процессы, течение которых определяется действием этих вихрей, будут иметь сходные характеристики как в больших, так и в малых сосудах. [c.120]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология