Оглавление:
Ламинарное и турбулентное течение. Закон подобия Рейнольдса
- Согласно закону Хаагена-Дазы, поток жидкости пропорционален начальной степени падения давления. Этот eacon эффективен только для средней скорости, и труба нет Диаметр слишком велик. В 1883 году Рейнольдс впервые установил, что это соотношение потока и падения давления сопровождается быстрым или большим диаметром. Заменяет зависимости, которые близки к secondary. At в то же время он показал, что при малых скоростях жидкость движется в правильной форме с параллельными струями вдоль труб Кроме того, это движение начинается с постоянной скорости и превращается в случайный «турбулентный» поток, заполненный спиральным смешанным потоком.
Если вы окрашиваете жидкость, вы можете наблюдать четкую картину этого перехода. Рейнольдс экспериментально установил условия, при которых ламинарный поток проходит. Это турбулентный поток, и численное значение безразмерной величины оказалось здесь решающим Здесь средняя скорость равна 1, диаметр трубы, V-Кинематическая вязкость жидкости. Используется в качестве характеристики состояния потока То, что в гидродинамике впервые был применен принцип подобия, впоследствии оказалось весьма плодотворным. Вопрос ставится так: при каких условиях Является ли поток из 2 геометрически подобных объектов сам по себе геометрически похожим друг на друга?
Если, например, вода продувается через трубку и если трубка нагревается снаружи, то тепловой поток на единицу площади стенки трубы подчиняется закону, показанному на рис. Людмила Фирмаль
Другими словами, поля скоростей отличаются друг от друга только при каких условиях Постоянный коэффициент? Согласно формуле (10), состояние движения частицы определяется из состояния равновесия сил давления, гравитации, трения, инерции. Поэтому, очевидно, отношения В обоих случаях время между этими силами должно быть одинаковым. В зависимости от Значение вместе с измерениями Тоже фигура. 77.To вывод такого закона, как Рейнольдс. Какая из этих сил является важной или доминирующей, устанавливаются различные правила подобия. Если свободная поверхность исключена из рассмотрения, то она может отвлечь внимание от действия gravity.
Кроме того, условие равновесия позволяет исключить 3 из оставшихся 1 силы. Потому что любой из них полностью определяется 2 другими. Поэтому рассмотрим только соотношение сил инерции и трения. Давайте рассмотрим поток вокруг 2 цилиндров в качестве примера Диаметр (1±и свободная скорость соответственно uh и gu2-плотность жидкости p1 и p2, а также динамический вискоститц и (рисунок 77).Сила инерции на единицу Объемы равны (например, подобие поля скоростей равно necessary. It предполагается, что сила инерции Подобие, вес скорости или разность следует называть скоростью свободного течения, а всю длину или разность следует называть диаметром.
Объем должен быть равен (например, для оси x) q (d’u ^ dy2) и обозначаться как^(•ui / ^ 2).Но для таких явлений соотношение сил инерции и внутреннего трения должно быть одинаковым. В результате, отношения Необходимо иметь одинаковое значение для всех таких явлений. Но это именно то, что нашел Рейнольдс. Ему дали имя Рейнольдс и обозначение Ре. Ниже мы поговорим о многих других безразмерных величинах, которые особенно важны для теплопередачи. Такие выражения обычно обозначаются первыми 2 символами имени Отличные исследователи в этой области.
Тот факт, что число Pe на самом деле является нулевой размерной величиной, непосредственно обнаруживается путем замены соответствующего измерения 。 Таким образом, суть закона подобия Рейнольдса можно резюмировать следующим образом: 2 потока с одинаковым числом Pe подобны каждой отдельной величине (независимо от величины I и V. Примерно в 2 случаях одного и того же потока жидкости при одной и той же температуре, а следовательно= = y2, для сходства картины течения должна существовать зависимость. Характеристикой течения является не скорость, а только задачи Ре.
Так, например, малое число Pe означает, что вязкая сила доминирует над силой инерции, как при обтекании объекта небольшого размера или фильтрации жидкости. С ними В этих условиях уравнение Навье-Стокса (Юг) упрощается и принимает вид: В таком виде она относится к этим редким исключениям, если можно решить систему уравнений (10), поскольку в некоторых частных случаях она допускает точное solution. IO.
- Прандтлю, такое течение с доминирующим влиянием вязкости называется «ползучим движением». Позже, вы встретите их на бесплатные исследования теплопередачи. Конвенция. Особый интерес представляет сопротивление при обтекании шара(нет. Уравнение Стокса). C7 =(14) 1-диаметр шарика).Эта формула также используется для определения размера частиц и скорости падения. Еще одним предельным случаем движения жидкости является поток очень низкой вязкости (с очень большим ее количеством соответственно).
Удаляясь от твердой стенки, поток ведет себя таким образом, что отсутствует внутреннее трение. Уравнения движения, соответствующие этим условиям были рассмотрены выше. У нас есть Кроме того, неизбежно, что это приблизительное представление вблизи сплошной стены будет недействительным здесь из-за высокого градиента скорости. Большое тангенциальное напряжение (адгезионное состояние неподвижной стенки! это не. Заслугой прандре является внедрение специальных математических методов для анализа этих границ Слой-это метод, который приводит к точному решению (в смысле этого учения о пограничном слое).Уравнения теории пограничного слоя выведены из: Мы должны привести его сюда. Следующее рассуждение.
Однако внутри охладителя температура ниже, чем температура испарения, и пузырьки разрушаются, как только они отделяются от поверхности и проникают внутрь жидкости. Людмила Фирмаль
Рейнольдс и последующие исследователи изучили течение в трубах и обнаружили, что движение ламинарного потока всегда установлено в Ke 2320. Труба уже турбулентна x>.в то же время, благодаря очень плавному входу в трубу и предварительному спокойствию поступающей жидкости, критическое число Ei *было поднято более чем до 40 000. Начало turbulence. In кроме того, было отмечено, что при турбулентном течении переход всегда происходит только на определенном расстоянии от входа в трубу. Исследование продольно-обтекаемых пластин позволило сделать следующие выводы: Пограничный слой формируется на передней кромке пластины, первый слой является слоистым.
Толщина слоя увеличивается в направлении движения. Начиная с определенной толщины пограничного слоя Течение в нем принимает форму турбулентного потока. Этот переход представляет собой расстояние x от передней кромки（ Характерный размер) и число скоростей свободного течения(как характеристическая скорость). в эксперименте с пластиной, затянутой в неподвижную воду, было найдено значение числа Это соответствует превращению ламинарного пограничного слоя в турбулентный поток. 。 Согласно расчетам Блазиуса 1), существует зависимость между толщиной пограничного слоя o и продольным расстоянием x, которое отсчитывается от передней поверхности пластины.
Получаем базу y / V / m » 2100.Если сравнить это значение с критическим числом потока в трубе Ke-w ^ / y = 2320, то в связи с параболическим распределением скорости、 поставил = 2а>.Однако толщина пограничного слоя в трубе не может превышать радиус R = 4/2 трубы. Поэтому существует заметное соответствие между пластиной и корпусом трубы. Бесплатный курс Ламинарный поток 1ur6ulent Пограничный слой пограничный слой Ламинарный подслой 。 Тоже фигура.
Схема формирования пограничного слоя на продольно обтекаемой пластине. Поэтому течение в трубе следует рассматривать как случай, когда пограничный слой распространяется до самой оси трубы, где течение в целом замкнуто, как если бы оно было замкнуто. Представляет собой поток пограничного слоя. При достижении этого состояния характер течения не изменяется и в этом отношении называется «стабилизированным потоком» 2). Однако во всех случаях область стенки также присутствует в турбулентном пограничном слое, внутри которого случайные пульсации скорости затухают все больше и больше, и в конечном итоге Поток в непосредственной близости от стенки становится ламинарным потоком.
Теплопередача между твердыми стенками и потоком и математическая 3) интерпретация подслоя вблизи этой конкретной стенки является центральным пунктом теории турбулентного теплообмена.
Смотрите также:
| Основные уравнения идеальной (невязкой) жидкости | Перенос энергии в вязких жидкостях |
| Влияние вязкости и общие уравнения движения вязкой жидкости | Теплоотдача и теплопередача |
