Оглавление:
Турбулентный пограничный слой
- Рассмотрим некоторые особенности двумерного течения, турбулентности несжимаемой жидкости. Измерения показали, что скорость и давление пульсировали в каждой точке турбулентности несжимаемой жидкости Количество. Пульсирующий объем сжимаемой жидкости — это скорость, давление, плотность и температура. Мгновенное значение пульсирующей физической величины в определенной точке турбулентности называется фактическим значением.
Фактические значения скорости и давления изменяются случайным образом с течением времени, увеличиваясь или уменьшаясь больше, чем в среднем value. At в любой точке потока отсутствует воспроизводимость действительных значений комбинаций составляющих скорости wₓ и wUₜwz-ₜ.Существует только вероятностная зависимость между фактическими значениями скорости 2 точек потока.
Имеется несколько различных, но в то же время эквивалентных формулировок этого закона. Людмила Фирмаль
Такой статистический характер величины, характеризующей поток, создает очень большие трудности в его изучении. Фактические значения скоростных составляющих 2-мерного потока жидкости w скорость и u> y можно представить следующим образом: wₓ-wₓ4-з’xₜ(Ви я-49а） W и= ву +(ВИ1-496） Где wₓ, ujy-среднее значение скорости. wₓ, WY-скорость пульсации.
Среднее значение физической величины называется средним значением фактической физической величины в данном интервале времени, и среднее значение выбирается независимо от размера интервала. Пульсация физической величины-это разность между фактическим значением физической величины и средним значением. Текущее значение давления может быть представлено следующим образом п = р-РП’-(в VII-49Б） Средняя скорость в конкретной точке турбулентности определяется следующим образом: Где/ 1 значительно больше, чем период пульсации 1.
Степень турбулентности — это отношение среднеквадратичной пульсации составляющих вектора скорости в данной точке турбулентности к среднему значению скорости в этой же точке. Степень турбулентности оказывает существенное влияние на импульс и интенсивность теплопередачи в турбулентности. Это влияние будет рассмотрено в разделе.
Раздел VIII. Преходящий. Рис VII-8.Ламинарные и турбулентные пограничные слои, толстые b, btb и вязкие подслои bl, продольное обтекание пластин соответственно Пограничный слой Mr является более сложным, чем Далее рассмотрим течение жидкости на расстоянии от пластины(рис. VII-8). Как уже упоминалось, ее передняя кромка образует ламинарный пограничный слой толщиной 6, а режим движения пограничного слоя является переходным на расстоянии обломка от передней кромки.
Форма движения жидкости, которая является промежуточной между ламинарным и турбулентным потоками, называется переходным режимом движения. Область пограничного слоя, где происходит переход области миграции, называется зоной миграции (рис. VI1-8). Копия переходной области образует толстый турбулентный пограничный слой btb. Однако в непосредственной близости от стенки режим ламинарного течения сохраняется.
Турбулентный пограничный слой толщиной 6L (рис. VI1-8) называют ламинарным rnm или вязким подслоем, поскольку сохраняется ламинарная кинетическая область. Указанные выше особенности свободной турбулентности наблюдаются также в турбулентных пограничных слоях. Однако физическая среда не является турбулентным отслеживанием. Например Уровень турбулентности е становится переменной величиной.
Среднее значение скорости w и пульсации скорости wₓ и w’i изменяются соответственно, поэтому она уменьшается по мере удаления от стенки decreases. In в ламинарном вторичном слое пульсация исчезает, и понятие средней скорости теряет свой смысл. Вблизи стенки, для y〜0, скорости w и wᵤ равны нулю. Механизм теплопередачи в турбулентном пограничном слое значительно сложнее, чем в ламинарном пограничном слое, и пока не до конца ясен.
- В ламинарных пограничных слоях тепло передается за счет теплопроводности и convection. In в пристенной части пограничного слоя, где скорость жидкости очень мала, тепло передается в основном за счет теплопроводности. По мере увеличения расстояния от стенки (в пограничном слое) увеличивается скорость продольного течения, что, в свою очередь, увеличивает интенсивность теплообмена за счет конвекции. Турбулентность в турбулентной части пограничного слоя происходит непрерывное перемешивание частиц жидкости в результате пульсации скорости.
Если пограничный слой имеет поперечный температурный градиент, то процесс перемешивания приведет к дополнительному теплопередаче. Теплопередача через турбулентный пограничный слой сильнее, чем теплопередача через ламинарный пограничный слой. На основании проведенных исследований, для определения коэффициента теплоотдачи а турбулентного пограничного слоя、 Используйте данные, полученные в результате измерения гидродинамических величин.
Однако Карно опирался на представления теории теплорода и не дал ясной формулировки второго начала термодинамики. Людмила Фирмаль
Метод определения коэффициента а на основе этого факта составляет содержание гидродинамической теории теплообмена. Гидродинамическая теория теплопередачи Окей. Рассмотрим, как определить коэффициент теплопередачи в турбулентном пограничном слое по известным коэффициентам трения, предложенным Рейнольдсом. Поток турбулентной жидкости перемещается по плоскому каналу со стенкой. Расстояние между стенами составляет 2 фута.
Расположите оси следующим образом: ось x совместима с осью канала. ось Y ориентирована перпендикулярно от оси канала к стенке. Создайте поток с постоянным градиентом давления вдоль оси инфузии, затем — ^ + — £. = 0、 ДХ делать. Откуда? м = ТВ, -^, (V1I-50）- н. Где T-касательное напряжение переменной по длине футов. rw — напряжение сдвига стенки. Так, при протекании по каналу с плоскими стенками распределение напряжения сдвига по его высоте ft является линейным (VI1-50).
Такая ситуация значительно упрощает определение требуемой зависимости между коэффициентом теплопередачи и коэффициентом трения. В случае ламинарного течения выполняются следующие соотношения П ды (ВИ1-5 Ла） ПК ды И я хочу, чтобы вы подумали об этом здесь.： v = — коэффициент кинематической вязкости. Л. a = — — — — — — теплопроводность; Компьютер. $ = T-Tw — это температура, избыточная для стены Tc. T-переменная температура, толщина (В VII-516） К температуре Граница. Слои.
Отношения (VI1-51 a, b) получаются на основе закона (1-17) и (1-3 a) соответственно. Окей. Рассмотренный метод Рейнольдса основан на нескольких предположениях. Первое предположение состоит в том, что в случае турбулентности форма зависимости (VI1-51 a, b) сохраняется, но ламинарные коэффициенты переноса v и a заменяются турбулентными ones. In в случае турбулентности (учитывая вышеизложенное) соотношения (VI1-51 a, b) принимают вид: pc⁹dy * (VII-52a） (В VII-526） д. Где geo = — ^ — кинетический коэффициент турбулентной вязкости. 8 = = — коэффициент турбулентности теплопроводности.
Отметим, что коэффициенты переноса ламинарных V и a зависят от физических свойств жидкости, в то время как соответствующие коэффициенты турбулентности ea зависят от параметров течения в данной точке. Третье предположение состоит в том, что коэффициент переноса турбулентности e0 считается одинаковым в каждой точке рассматриваемого потока. То есть, ea =это предположение является сутью метода, называемого «аналогией Рейнольдса». Окей.
Путем деления уравнений (VI1-52 a)и (VI1-52 b) с учетом 3-го постулата Рейнольдса、 ХС _dwₓ-м-у (В VII-53） В рассматриваемом канале тангенциальное напряжение изменяется линейно в соответствии с (VI1-50). легко доказать, что плотность теплового потока от оси канала к стенке также изменяется линейно. Чтобы соотнести коэффициент трения и коэффициент теплопередачи, необходимо записать (VI1-53) О состоянии стенки 136] xwc все _dwi 4wI (В VII-54） .
В результате Интеграла уравнения (VII-54) учтем, что при следующих граничных условиях его левая сторона является постоянной величиной. y = 0, o = 0, 0 = T-Tw = 0; y = d, wₓ — ₀₀ = to-TW (здесь wₒ,TQ-скорость и температура на оси канала） ЛГ£.= * !! ..(VII-55） Профиль скорости и температуры вдоль поперечного сечения рассматриваемого канала практически не изменяется (за исключением пограничного слоя).
Следовательно Среднее значение поперечного сечения канала числа скоростей cp и температуры Gcr должно быть равно значениям осей IVO и To. Использование средних значений скорости и температуры вместо значений на оси канала、 И затем (VII-56a） (ВИ1-566） (VII-57a） (ВИ1-576） Где CF и CF-средние и локальные значения коэффициента трения. a и ax-средние и локальные значения коэффициента теплопередачи. (VII-55) и (VI1-56 a, 6) объединяются, затем (VI1-55) и (VI1-57 a, 6) объединяются、 (VII в-58а） Stₓ » ЛНР /. (ВИ1-586） .
Однако уравнение (VI1-58 a, 6) может определять среднее значение a и локальный коэффициент теплопередачи, если известны соответственно среднее значение CF и локальные коэффициенты трения cf. Ознакомившись с некоторыми особенностями импульса и теплообмена в турбулентности, вернемся к обсуждению уравнений турбулентного пограничного слоя.
Смотрите также:
| Интегральное уравнение энергии для пограничного слоя | Уравнения турбулентного пограничного слоя |
| Трение и теплоотдача в ламинарном пограничном слое | Трение и теплоотдача в турбулентном пограничном слое |
