Оглавление:
Пульсационные и средние по времени значения скорости
- Прежде чем начать обсуждение турбулентности с точки зрения анализа, мы сделаем несколько замечаний относительно физических свойств турбулентности. Для наглядности рассмотрим только поток в круглой трубе. Заметим, что в разделе 2.3 для ламинарного течения в круглой трубе распределение скорости и средняя скорость имеют вид: 1 Да. (5.1)） (5.2). Кроме того, было показано, что в этом случае перепад давления строго пропорционален объемному расходу. Исходя из экспериментальных данных, значения p2 и, усредненные по времени в пределах турбулентного течения в трубе, можно найти с помощью следующей приближенной зависимости: Да. Четыре Пять 5.3.
Эти формулы очень строги в диапазоне чисел Рейнольдса от 10 *до 105.Дается более строгое выражение below. In указанное количество Бэ, перепад давления примерно пропорционален объемному расходу до мощности 7/4. Ламинарный режим течения круглой трубы, число Рейнольдса Be = B соответствует p / / l и не превышает около 2100, но в Be 1225 установлено стационарное волнообразное движение[4].Режим ламинарного течения может быть> 2100, если труба, по которой течет жидкость, очень гладкая и в системе нет вибрации.
Если принимать во внимание количество передаваемого тепла на единицу 304 площади, то поверхность, находящаяся в вихревой зоне, оказывается приблизительно настолько же эффективной, как и поверхность в зоне пограничного слоя см. Людмила Фирмаль
Если на внутренней поверхности трубы имеется выраженная шероховатость или к системе добавляются возмущения, то в ламинарном потоке наблюдаются хаотические движения, что в конечном итоге приводит к турбулентному течению. На самом деле, описанная схема чрезмерно упрощена, так как хаотические движения не охватывают все пространство в пространстве. pipe. In в центре трубы пульсация скорости почти полностью хаотична. Однако в непосредственной близости от стены осевая шкала пульсаций значительно превышает радиальную соответствующую шкалу, и в самой стене все пульсации исчезают.
Из этого видно, что физические характеристики турбулентного потока должны претерпевать значительные изменения по радиусу трубы. Эти изменения происходят непрерывно, но общепринято, что турбулентный поток в трубе содержит 3 зоны. 2) буферные ионы, ламинарный и турбулентный механизмы передачи импульса которых сопоставимы между собой; 3) области идеально развитого турбулентного течения, где влияние чисто ламинарного течения фактически не влияет на характер течения.
- До сих пор в основном наблюдалось усреднение скорости. Далее мы переходим к пульсации скорости. Давайте проследим поведение жидкости в фиксированной точке трубы, где есть турбулентность. В то время как выбранная точка контролируется, представьте, что падение давления увеличивается, поскольку жидкость движется медленно, и в этом случае средняя скорость жидкости увеличивается соответственно. Мгновенная скорость r2 является нерегулярной колебательной функцией time. As в результате усреднения мгновенной скорости y2 на 10 временных интервалах находим усредненную по времени velocity.
Больше по сравнению с характеристическим временем турбулентности и меньше по сравнению с временем изменения приложенной разности давлений, определяющей расход： /И. 5, й / (5.5)） Указанная мгновенная скорость может быть выражена как сумма средней по времени скорости aj и пульсирующей скорости r. +(5-6） Вы можете написать аналогичное уравнение для давления, которое также имеет пульсирующую составляющую. Из предыдущего определения это будет-0. Одпако средняя квадратная пульсация r? В данном случае ненулевое, поэтому сумма 2 Может использоваться как мера интенсивности турбулентности Цифры 5-1.Турбулентность в скорости потока, движущегося в направлении Mr по открытому водотоку.
Из этого следует, что тела, за которыми в потоке образуется вихревая зона, в смысле отношения количества передаваемого тепла к сопротивлению хуже тех тел, за которыми такая зона не образуется. Людмила Фирмаль
Рейнольдс напряжение тока В прямоугольном канале. Значение xXr — это сумма величин m ^и m^. Рябь. Эта величина, известная в литературе как интенсивность турбулентного потока, в случае течения в трубе может достигать значения 1-10%. Полезно знать порядок величины турбулентной пульсации.5-1 и 5-2 приведены некоторые экспериментальные кривые, полученные для турбулентности между 2 плоскими пластинами. На рис. 5-1 показано, что масштаб пульсаций в направлении потока превышает соответствующий масштаб в направлении, перпендикулярном потоку.
Кроме того, из этой диаграммы видно, что значения вертикальной и горизонтальной шкал приближаются друг к другу по мере приближения к центру канала (то есть они стремятся установить изотропный турбулентный режим в центре канала). График показан на рисунке. На рис. 5-2 показано, что в объеме потока импульс передается почти полностью турбулентными пульсациями. Только в непосредственной близости от стенки молекулярные механизмы начнут играть свою роль Сравнение вклада молекулярного и турбулентного механизмов переноса импульса более подробно обсуждается в Примере 5-3.Зависимости показаны на рисунке.
Смотрите также:
| Теория пограничного слоя | Осреднение по времени уравнений сохранения для несжимаемой жидкости |
| Теория пограничного слоя. Задачи | Полуэмпирические выражения для напряжений Рейнольдса |
