Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
ТА ТВ ТЕ ТИ ТК ТО ТР ТС ТУ ТЩ ТЫ ТЭ ТЮ ТЯ

Турбулизация - течение

 
Турбулизация течения приводит к измельчению масштаба, а значит, и к росту пространственных производных от скорости, чему, как можно усмотреть из формул (8.27), (8.28), противодействуют эффекты, обусловленные вязкостью. Таким образом, чем больше вязкость жидкости, тем более затруднен переход в турбулентное состояние. Еще более очевидным представляется следующее утверждение: чем больше перепад скоростей, тем легче переход из ламинарного режима в турбулентный - скажем, в предельном случае пространственно-однородного течения турбулентности просто не может быть, поскольку оно эквивалентно состоянию покоя.
Одним из используемых эффектов является турбулизация течения, вызываемая управляющим воздействием на струю. Основная струя вытекает под малым перепадом давлений и соответственно с малой скоростью из канала питания, длина которого берется значительной по сравнению с диаметром его сечения. В последнем получается при этом полное давление, близкое к тому, которое имеется в потоке на выходе из канала питания. Если создается давление в канале управления 3, то под действием вытекающей из него струи происходит турбулизация течения в основной струе. Это вызывает изменение характера течения; последнее становится таким, как показано на рис. 18.1 6, причем давление в приемном канале 2 резко уменьшается. Изменение давления на выходе элемента используется для целей управления.
Течение вблизи угла. О возникает отрыв течения от стенки и турбулизация течения. При этом застойная зона у вершины угла превращается в зону турбулентного перемешивания. Соответственно растворение в этой зоне начинает происходить не медленнее, а быстрее, чем на плоскости АВ. Усиленное растворение ( коррозия) металлов в углах наблюдается на опыте. Следует заметить, что описанное явление турбулизации жидкости у вершины угла может иметь место не только при вынужденной, но также и при естественной конвекции.
Характеристики элементов, работа которых связана с турбулизацией течения в струе, вызываемой управляющими воздействиями. Сначала рассмотрим струю, вытекающую из канала питания, считая, как и ранее, что отсутствуют управляющие воздействия. Будем считать, что струя распространяется свободно, не встречая на своем пути препятствий.
Изменение положения отрыва в диффузоре в зависимости от формы профиля скорости на входе.| Поле скоростей в выходном сечении конического диффузора с j 30. nt 2, / 00 и / ]. /.. 0. (. х - диаметр выходого сечения диффузора. 1 - длина выходного участка. / - Re 0 33 - Ю5. 2 - Re 1 2 - 105. 3 - Re - - 3 3 - 105. 4 - Re 4 - 10ь. Дальнейшее увеличение числа Re характеризуется тем, что происходит турбулизация течения в оторвавшемся пограничном слое. Однако при положительном градиенте давления турбулентный пограничный слой отрывается от стенки, но уже дальше по потоку, поэтому зона турбулентного отрыва получается значительно меньше зоны ламинарного отрыва.
Обычно величина v на ряду с начальной скоростью включает также вклад эффекта турбулизации течения в результате взаимодействия с другими бусинками, однако в данном параграфе этот вклад не учитывается.
Появление квадратичного члена в уравнении закона фильтрации до сих пор иногда объясняют турбулизацией течения. Однако порядок критических чисел Рейнольдса в теории фильтрации ( 0 1 - 10), рассчитанных по диаметру зерен или пористой среды, указывает на неправильность такого утверждения. Этот неправильный взгляд обусловлен тем, что в гидравлике круглых цилиндрических труб отклонение от линейной зависимости обязательно связано с турбулизацией потока, но это не так даже для ламинарного течения в криволинейных трубах.
Появление квадратичного члена в уравнении закона фильтрации до сих пор иногда объясняют турбулизацией течения. Однако порядок критических чисел Рейнольдса в теории фильтрации ( 0 1 - 10), рассчитанных по диаметру зерен или пористой среды, указывает на неправильность такого утверждения. Этот неправильный взгляд обусловлен тем, что в гидравлике круглых цилиндрических труб отклонение от линейной зависимости обязательно связано с турбулизацией потока, но это не так даже для ламинарного течения в криволинейных трубах.
Переход с первой на вторую происходит по мере увеличения числа Рейнольдса в момент турбулизации течения, который может наступить при различных значениях R в зависимости от конкретных условий течения ( от степени возмущенности потока); в момент перехода коэффициент сопротивления резко возрастает.
Переход с первой на вторую происходит по мере увеличения числа Рейнольдса в момент турбулизации течения, который может наступить при различных значениях R в зависимости от конкретных условий течения ( от степени возмущенное потока); в момент перехода коэффициент сопротивления резко возрастает.
Они ведут к возмущениям, которые разрушают упорядоченные ламинарные течения жидкостей, и к турбулизации течений.
С возрастанием скорости пара меняется термическое сопротивление пленки в результате изменения ее толщины и турбулизации течения; при большой скорости пара пленка срывается. При движении пара вниз интенсивность теплообмена всегда возрастает.
С возрастанием скорости пара меняется термическое сопротивление пленки в результате изменения ее толщины и турбулизации течения; при большой скорости пара пленка срывается. При движении пара вниз интенсивность теплообмена всегда возрастает. При движении же пара вверх с небольшой скоростью интенсивность теплообмена вначале падает, а затем по мере возрастания скорости начинает тоже возрастать.

Необходимо заметить, что практически величина М / ( 0) - 1 238 недостижима из-за преждевременной турбулизации течения при вдуве. Реальное предельное значение параметра вдува, при котором сохраняется ламинарная форма течения, по некоторым оценкам составляет 50 % теоретической.
Особое внимание уделено дискретной ветви струйной пневмоавтоматики, струйным логическим элементам различных типов, элементам с турбулизацией течения как наиболее распространенным.
Но в плотной фазе псевдоожиженного слоя и в плотном слое, где мала толщина прослоек среды между частицами, турбулизация течения должна приводить к существенному увеличению а сверх кондуктивного.
Одним из простейших случаев, к которому можно приложить сформулированную гипотезу, является турбулентность в аэродинамической трубе за решеткой, установленной для турбулизации течения.
По-видимому, наличие в струях участков указанного выше вида или отсутствие их в значительной мере определяются начальной неравномерностью распределения скоростей в струе и внешними условиями, в той или другой степени способствующими турбулизации течения.
По аэродинамическим эффектам струйные элементы пневмоники разделяются на элементы, в которых используются характеристики одиночных струй, взаимодействие свободных струй, свойства пристеночных течений ( эффект отрыва потока от стенки и др.), турбулизация течения в основной струе под воздействием управляющего давления, завихривание струй, эффект смещения радиальной струи, образующейся при соударении встречных осесимметричных струй, эффект фокусирования струй, свойства сверхзвуковых течений.
Здесь j обозначает номер другой бусинки, входящей в состав этой же макромолекулы, а знак штрих над символом суммы означает, что равенство j i исключается. Кроме того, F / обозначает силу, вызывающую турбулизацию течения бусинки i благодаря наличию у - й бусинки, Гц - вектор, соединяющий между собой i - ю и / - ю бусинки, и г ( / - значение длины этого вектора.
Осциллограммы ( I и контуры амплитуды пульсаций скорости ( II. Визуализации указывают на ключевую роль полосчатых структур в процессе перехода, который происходит в результате возникновения на них высокочастотных волновых пакетов с последующей трансформацией структур в турбулентные пятна. Один из возможных механизмов, заложенный в эту схему турбулизации течения, заключается во взаимодействии полосчатых структур с волновыми возмущениями пограничного слоя, которые, несмотря на высокий уровень пульсаций набегающего потока, могут возбуждаться в пристенном течении, влияя на ламинарно-турбулентный переход. Указанный механизм был обнаружен при экспериментальном моделировании течения в пограничном слое плоской пластины и прямого крыла.
Ширина пиков разрежения на цилиндре при Re. Таким образом, поведение Срт п на нижней стороне цилиндра отражает ряд последовательных изменений режима течения в зазоре. На участках уменьшения Cpm - m ( h) происходит турбулизация течения, при увеличении Срт п, - наоборот, ламинаризация. Вблизи h 0 08 наблюдается наиболее глубокая ламинаризация, когда при докритических условиях оказываются не только режимы Re ReKp, но и Re ReKp. При h 0 08 происходит задержка режима ReKp в докритических условиях.
В будущем еще предстоит детальное исследование развития пространственной стохастической структуры турбулентности; первые шаги в этом направлении предпринимались Арансоном, Гапо-новым - Греховым и Рабиновичем ( 1985, 1987, 1988), опиравшимися на двумерное обобщение уравнения Ландау (2.64) - так называемые уравнения Ландау-Гинзбурга. Что же касается теоретического исследования развитой турбулентности, возникающей после полного завершения процесса турбулизации течения, то ему будут посвящены все последующие главы этой книги.
В зависимости от назначения различные турбулизаторы могут вызывать только повышение ( или только снижение) интенсивности турбулентных пульсаций или же оба эффекта. Это характерно, например, для акустического воздействия приводящего ( до определенной частоты наложенных акустических колебаний) к турбулизации течения, а при превышении ее к ламинаризации его.
Итак, кризис обтекания объясняется увеличением интенсивности обмена количеством движения между пограничным слоем и основным потоком. Картина развития процесса ( как она была представлена) отвечает нормальным условиям, когда интенсификация обмена происходит вследствие естественной турбулизации течения в пограничном слое. В этих условиях форма обтекания устанавливается в строгом соответствии со значениями критерия Рейнольдса. Возможно, однако, вызвать кризис искусственно при таких значениях Re, которым в естественной обстановке безусловно отвечает докрити-ческое обтекание. Это достигается с помощью специальных средств, позволяющих интенсифицировать обмен путем искусственной турбулизации внешнего потока или пограничного слоя.
В начале этой области не может быть общего нарушения устойчивости течения, возникновения незатухающей турбулентности; на это указывает и меньший двух показатель степени в законе сопротивления. Правильнее, по-видимому, считать, что имеет место сильно растянутый переходный режим с локальной, а не повсеместной турбулизацией течения между частицами, в результате прогрессирующего развития отрывного обтекания их.

В жидкости, текущей в турбулентном режиме, происходят беспорядочные локальные флуктуации как по скорости, так и по направлению; в то же время сохраняется средняя скорость, параллельная направлению потока. Средняя локальная скорость возрастает от нуля у стенки трубы до максимума у ее оси. Поскольку турбулизация течения начинается при превышении определенной критической скорости, в сечении трубы наблюдаются три разных режима, а именно, ламинарный в непосредственной близости к стенке, где скорость ниже критического значения, центральное ядро турбулентного потока и переходная зона, располагающаяся между ними.
В основном эти градиенты создаются окружной скоростью. В центре закрученного потока обычно имеют место также возвратные течения, наличие которых еще более усиливает указанный выше эффект. В связи с турбулизацией течения при больших значениях Re малыми оказываются и времена ( t - t0), с которых начинается этот эффект.
Кроме процессов взаимодействия струй и примыка-вия потоков - к стенкам, в пневмонике для выполнения функций управления используются и другие аэрогидродинамические процессы. Например, используется тур-булизация течения в струе. Струйный активный четы-рехвходовой логический элемент НЕ ИЛИ, при работе которого происходит турбулизация течения, показан па рис. 16 внизу слева. Из канала питания / вытекает струя, частицы воздуха в которой движутся без перемешивания; такая струя называется ламинарной.
Рассматриваются характеристики течений воздуха, используемых для выполнения ряда операций: усиления непрерывных сигналов, релейных переключений, запоминания дискретных величин, логических операций, генерирования колебаний. Основными при этом являются эффекты взаимодействия струй и отрыва струи от стенки. Исследуются вопросы теории струйных элементов, в которых применяются и другие аэродинамические эффекты: турбулизация течения, завихривание струй и др. Описываются также методы расчета и экспериментального исследования пневматических дросселей, камер и коммуникационных каналов, имеющих для пневмоники такое же значение, как и струйные элементы. Эти методы могут использоваться и при выполнении аналогичных операций на потоках жидкостей. В приложении приведены краткие сведения из соответствующих разделов гидроаэродинамики.
Одной из специфических особенностей атмосферы планеты является ее многокомпонентность и химическая активность атмосферных газов. Проявления турбулентности в однородном потоке и в реагирующем многокомпонентном потоке различны. Изменение плотности, температуры и состава смеси, возникающие из-за наличия химических реакций могут привести к турбулизации течения.
Со времени классических исследований Рейнольдса известно, что течение Пуазейля нарушается при переходе от ламинарного к турбулентному режиму движения. По аналогии этот вывод наиболее часто привлекается для объяснения нарушения закона Дарси, которое связывается с турбулизацией течения. Последнее представляет собой существенно неправильную интерпретацию закона Дарси.
Несмотря на отмеченные недостатки результатов Н. Н. Павловского, есть основания для их сопоставления с соответствующими результатами трубной гидравлики. Важно подчеркнуть, что критические значения числа Рейнольдса, подсчитанные по формуле (1.11), намного меньше тех, которые в трубной гидравлике соответствуют переходу ламинарного течения в турбулентное. Это служит одним из доводов в пользу того, что причины нарушения закона Дарси при высоких скоростях фильтрации ( увеличение влияния сил инерции по мере увеличения Re) не следует связывать с турбулизацией течения.
Несмотря на отмеченные недостатки результатов Н.Н.Павловского, есть основания для их сопоставления с соответствующими результатами трубной гидравлики. Важно подчеркнуть, что критические значения фильтрационного числа Рейнольдса, подсчитанные по формуле (18.19), намного меньше тех, которые в трубной гидравлике соответствуют переходу ламинарного движения в турбулентное. Это служит одним из доводов в пользу того, что причины нарушения закона Дарси при высоких скоростях фильтрации ( увеличение влияния сил инерции по мере увеличения числа Рейнольдса) не следует связывать с турбулизацией течения.
Несмотря на отмеченные недостатки результатов Н.Н.Павловского, есть основания для их сопоставления с соответствующими результатами трубной гидравлики. Важно подчеркнуть, что критические значения фильтрационного числа Рейнольдса, подсчитанные по формуле (18.19), намного меньше тех, которые в трубной гидравлике соответствуют переходу ламинарного движения в турбулентное. Это служит одним из доводов в пользу того, что причины нарушения закона Дарси при высоких скоростях фильтрации ( увеличение влияния сил инерции по мере увеличения числа Рейнольдса) не следует связывать с турбулизацией течения.
Пользуясь таким приемом, нетрудно убедиться, что ширина зоны, охваченной разнонаправленным по глубине ветровым течением, обычно в 4 - 6 раз превышает ширину зоны, охваченной, например, у наветренного берега однонаправленным по глубине ветровым течением. Площадь сечения, охваченная градиентным течением в таких условиях, оказывается в 2 0 - 2 5 раза больше, чем площадь сечения, охваченная дрейфовым течением. Причинами названных различий являются различия в степени турбулизации течения - значительно большая в зоне действия, разнонаправленного по глубине течения, чем в зоне действия однонаправленного течения.
При ламинарном течении коэффициент сопротивления падает с ростом числа Рейнольдса быстрее, чем при турбулентном течении. На рис. 32 изображен ( в логарифмическом масштабе) график зависимости А от R. Круто спадающая прямая соответствует ламинарному режиму ( формула (43.6)), а более пологая кривая ( практически тоже близкая к прямой) - турбулентному течению. Переход с первой на вторую происходит по мере увеличения числа Рейнольдса в момент турбулизации течения, который может наступить при различных значениях R в зависимости от конкретных условий течения ( от степени возму-щенности потока); в момент перехода коэффициент сопротивления резко возрастает.
Одним из используемых эффектов является турбулизация течения, вызываемая управляющим воздействием на струю. Основная струя вытекает под малым перепадом давлений и соответственно с малой скоростью из канала питания, длина которого берется значительной по сравнению с диаметром его сечения. В последнем получается при этом полное давление, близкое к тому, которое имеется в потоке на выходе из канала питания. Если создается давление в канале управления 3, то под действием вытекающей из него струи происходит турбулизация течения в основной струе. Это вызывает изменение характера течения; последнее становится таким, как показано на рис. 18.1 6, причем давление в приемном канале 2 резко уменьшается. Изменение давления на выходе элемента используется для целей управления.
Внутренние трубы изготавливают со многими видами обычных продольных ребер прямоугольного профиля. В некоторых случаях ребра делают прерывистыми, с разрывами на таких расстояниях, которые дают возможность жидкости, движущейся в межтрубном пространстве, перемешиваться. Если во внутренней трубе течет пар, то из-за сопротивления пленки конденсата может наблюдаться некоторая разница между коэффициентами теплоотдачи в верхней и нижней частях труб. Ребра другого вида имеют щели на поверхности или зубцы на торцах, что улучшает перемешивание теплоносителя. Ребра третьего вида приспособлены для разрушения пограничного слоя и турбулизации течения, что достигается путем поворота их на угол, обеспечивающий разрыв пограничного слоя.
Рассмотрим процесс течения конденсата, выпадающего на вертикальной стенке. На начальном участке количество конденсата может быть недостаточным для образования сплошной пленки, и тогда там должен существовать тип конденсации, похожий на капельную. Далее капли конденсата будут растекаться по стенке ( так как последняя смачивается конденсатом данного пара), образуя пленку, которая под действием силы тяжести будет течь вниз. Толщина и скорость течения пленки на этом участке невелики, и течение будет ламинарное. Поэтому на каком-то участке должна начаться турбулизация течения пленки. Схема течения пленки конденсата на достаточно высокой стенке может быть представлена так, как это показано на фиг.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11