Структура турбулентного потока в гладкой трубе

Структура турбулентного потока в гладкой трубе

Структура турбулентного потока в гладкой трубе. В предыдущем разделе мы получили распределение средней продольной скорости в области турбулентности вблизи стенки. Здесь, в отличие от турбулентного тангенциального напряжения, можно игнорировать влияние вязкого напряжения из-за градиента среднего velocity. In кроме того, в этой области поле скоростей формируется под непосредственным воздействием стенки. Рассмотрим устойчивое и равномерное турбулентное движение в широкой прямоугольной трубе.

Используя полученные результаты, рассмотрим распределение средней скорости в других областях турбулентности в гладкой трубе, где указанные выше ограничения упрощения отсутствуют. Людмила Фирмаль

• Вблизи вертикальной плоскости, перпендикулярной широкой стороне поперечного сечения (эта плоскость объединяет координатную плоскость X [0×3, которая направляет ось x1 вдоль потока)), все средние гидродинамические свойства потока практически не зависят от координат x2, что позволяет считать поток вблизи плоскости x ^ XS плоским. Представлены теоретические и экспериментальные данные о поле средних скоростей и других гидродинамических свойствах в различных точках поперечного сечения flow. To для этого выделите 4 области в потоке (рис. 18.2, в). 1.Вязкий нижний слой непосредственно примыкает к стенке и характеризуется тем, что вязкая сила играет важную роль в стенке.

Толщина 5 ВП определяется исходя из условия, что турбулентное тангенциальное напряжение в ней пренебрежимо мало по сравнению с вязким напряжением. Кроме того, как показывают эксперименты、 То есть в реальном потоке воды в трубе эта величина измеряется на долю миллиметра. Тангенциальное напряжение вязкого подслоя считается равным напряжению стенки m0,на основании которого теоретически находим распределение средней скорости. Интеграл дифференциального уравнения, полученного для состояния вязкого подслоя Поперечная пульсационная скорость вязкого подслоя очень мала (практически равна нулю), а продольная скорость значительна. Эксперимент Показать его Так.

• Интенсивность турбулентного течения обычно оценивается отношением стандартной скорости пульсации^ 2″2 к средней скорости в той же точке пространства, а в вязком подслое она составляет около 0,3, что значительно выше, чем в других областях течения. С учетом этого следует отметить, что термин»слоистый подслой», который иногда используется в литературе для обозначения вязкого подслоя, не имеет успеха. 2.Характерной особенностью промежуточного слоя является то, что вязкое напряжение сдвига и турбулентное напряжение сдвига здесь имеют одинаковую величину. Это、 Теоретический анализ уравнения Рейнольдса в этой области является сложным.

Распределение средней скорости обычно описывается эмпирической зависимостью. Например, карман предложил аппроксимировать экспериментальные данные зависимостью Турбулентное тангенциальное напряжение возрастает в этой области, причем x3 увеличивается почти с нуля до 0,8 градуса. Скорость пульсации-близко к 0 Вертикальные пульсации скорости дротиков варьируются в пределах этого диапазона 3.Особенностями логарифмического слоя являются、 Во-вторых, дело в том, что вся структура турбулентного потока формируется непосредственно под воздействием ближайшей сплошной стенки (эффект противоположной стенки незначителен).По этой причине, например, следуя Прантлю, можно предположить, что длина пути смешивания пропорциональна расстоянию до стенки (см. раздел 18.1).

Характерное значение пульсационной скорости уменьшается с удалением от стенки, а опорное значение поперечной и продольной пульсационной скорости приближается вместе с расстоянием от стенки. Людмила Фирмаль

• Средняя скорость распределяется по зависимостям Турбулентное тангенциальное напряжение в этой области практически постоянно. Поле пульсирующей скорости близко к изотропному по направлению к центру потока. Буссинеск предполагает, что коэффициент турбулентной вязкости Как показали эксперименты, логарифмический закон распределения скорости очень точен при x3 (0,25-0,40) N, и чем меньше число Рейнольдса, тем меньше значение коэффициента Н. Происходит увеличение m] m примерно до того же значения x3.* В центральной части потока (0,4 ч Х3 1,6 ч) значение rm можно считать постоянным.

Перечисленные 3 области (вязкий подслой, промежуточный слой, логарифмический слой) образуют турбулентный слой вблизи так называемого Wall. It возникает не только во время течения в трубе, но и в пограничном слое, образованном на твердой поверхности. 4.Внутренний слой характеризуется свободной турбулентностью, прямое воздействие каждой стенки канала незначительно, и можно предположить, что r1m = cfps. Это позволяет интегрировать уравнение Рейнольдса и получить параболическое распределение средней скорости. Однако чаще всего считается, что среднюю скорость можно найти с достаточной точностью, используя логарифмы.

Смотрите также:

Примеры решения задач по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Турбулентные касательные напряжения в пристеночном плоском продольно-однородном потоке.
2. Пристеночный турбулентный поток.
3. Потери напора по длине в круглой трубе.
4. Полуэмпирические методы решения задач о свободной турбулентности.