Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А




PDF просмотр
НазваниеУчебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А
страница14/50
Дата конвертации21.03.2013
Размер0.65 Mb.
ТипУчебное пособие
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   50

28
Рис.6
Обычно  методы,  разработанные  для  расчета  ТПС  на  плоской  пластине,  приме-
няются для анализа характеристик ТПС на криволинейных стенках. Опыт показыва-
ет, что такой подход допустим до тех пор, пока толщина пограничного слоя  î мала
по  сравнению  с  радиусом  RW  кривизны  поверхности:  î/RW ü 1.Для  конечных
величин  î/RW  влияние кривизны может быть весьма существенным. Следует раз-
личать  вогнутые  и  выпуклые  поверхности  (рис.6).  На  выпуклых  поверхностях  (а)
RW > 0; на вогнутых (б) RW < 0.
В  качестве  примера  учета  влияния  кривизны  стенки  в  алгебраической  модели
турбулентности  приводится  обобщение  модели  Грабарука-Лапина-Стрельца  для
ТПС несжимаемой жидкости на  выпуклой криволинейной поверхности [ 10 ]:
÷t = min(ôyvêiD, ôîãvêoFKleb), (4.27)
где  D à демпфирующий множитель, определяемый по (4.22);  vê à скоростной мас-
штаб,  определяемый  на  основе  распределения  касательного  напряжения  вблизи
стенки. Скоростной масштаб для внутренней и внешней областей слоя записывают-
ся как
vêo = uü exp(à CRit),  
vêo = uü exp(à CRit),
где  C = 1.4 à   эмпирическая  константа,  Rit à турбулентное  число  Ричардсона,
определяемое выражением
÷
Ri
î ã
t
t =
ì,
ì = [ + 1].
R W
÷
Существенной  особенностью  представленной  модели  является  применение  в
качестве  сомножителя  перед  параметром  кривизны  îã/RW   весовой  функции  ì ,
аргументом  которой  является  локальное  турбулентное  число  Рейнольдса
Ret = ÷t/÷ , характеризующее структур ТПС. В отличие от существующих анало-
гичных моделей, в которых разброс эмпирической «константы»  ì  составляет вели-
чину  порядка 200-300% (в  зависимости  от  рассматриваемого  течения  и  параметра
кривизны),  предложенная  функциональная  зависимость  для  ì   позволяет  описать
ТПС на выпуклой криволинейной поверхности в широком диапазоне параметра кри-
визны  î/RW = 0.01 ä 0.09.

29
В качестве примера алгебраической модели турбулентности для описания пере-
ходного  пограничного  слоя  представляется  обобщение  модели  Прандтля-
Лойцянского-Клаузера-3 [10]. Параметром,  характеризующим  начало  и  конец  пере-
ходного  участка,  является  степень  турбулентности  внешнего  потока  ï .  Согласно
этой модели в выражении для турбулентной вязкости (4.20) и (4.21) вместо констан-
ты  ô = 0.41 применяется функция перехода  K следующего вида:
(Reãã)3à(R eãã)3
K = ô{1 à exp[à 6
S
]},
(4.28)
(R eãã)3à(R eãã)3
E
S
где числа Рейнольдса начала  Reãã(ï)и конца Reãã(ï)перехода определяются эм-
S
E
пирическими  соотношениями  (см.Abu-Ghannam B., Shaw R.// J.Mech.Eng.Sci., 1980.
V.22. N5. P.213-228):
Reãã = 163 + exp(6.91 à ï),
S
è 2.667Reãã,
ï<6% ,
Reãã =
S
 
E
320+exp(7.7à0.4475ï),
ïõ6% .
Модель  перехода  помимо  структурного  параметра  S = uüîã/÷   включает  без-
размерный  параметр  Reãã   и  два  эмпирических  параметра:  числа  Рейнольдса
Reãã =   U
/÷   и  Reãã = U
/÷   начала  и  конца  перехода  соответственно.
S
eîãã
S
E
eîãã
E
Следует отметить, что îãã àтолщина потери импульса.
Рис.7

30
Данный  подход  позволяет  описать  формирование  элементов  структуры  пере-
ходного пограничного слоя от начала перехода (ламинарный режим) до его оконча-
ния  (турбулентный  режим).  На  переходном  участке  формируются  элементы  внут-
ренней области ТПС: вязкий подслой, буферная область и участок логарифмическо-
го  профиля  скорости.  Внешняя  область  ТПС  изначально  структурно  «родственна»
внешней области ламинарного слоя (слой постоянной вязкости).
На рис. 7 представлена динамика формирования элементов структуры переход-
ного  пограничного  слоя  от  профиля  Блаузиса  (кривая 1) до  турбулентного  режима
(кривая 6). Показано, что формирование логарифмического участка профиля скоро-
сти начинается по достижении локального значения турбулентного числа Рейнольд-
са порядка 13, при котором турбулентная вязкость на порядок превосходит молеку-
лярную,  независимо  от  уровня  внешней  турбулентности.  При  этом  структура  пере-
ходного  слоя  приобретает  черты  развитого  ТПС  (вязкий  подслой,  переходная  об-
ласть,  область  логарифмического  профиля  скорости,  области  следа  и  перемежае-
мости).
4.5. Тестирование алгебраических моделей. Область применимости
Большое  внимание  в  области  моделирования  турбулентности  направлено  на
тестирование  моделей  и  определение  границ  их  применимости.  Эта  работа  прово-
дится  как  отдельными  исследователями,  так  и  в  рамках  специальных  международ-
ных  программ,  координируемых  Стэнфордским  университетом,  Европейской  комис-
сией по развитию научных исследований и Европейским сообществом по течениям,
турбулентности  и  горению (ERCOFTAC).  Значительный  вклад  в  решение  данной
проблемы  внесли  три  Стэнфордские  международные  конференции (1968, 1980 и
1990гг.),  получившие  неофициальное  название  «олимпиад  моделей  турбулентно-
сти» [ 5 ]. Под эгидой ERCOFTAC регулярно  проводятся специализированные меж-
дународные  рабочие  семинары,  на  которых  обсуждаются  результаты  расчетов,  по-
лученные участниками при использовании одних и тех же моделей для так называе-
мых  «тестовых  течений»,  т.е.  выбранных  экспериментов,  для  которых  получены
наиболее  надежные  и  полные  характеристики.  Обычно  к  их  числу  относятся  инте-
гральные характеристики течений (например, сопротивление и подъемная сила), ло-
кальные данные по давлению, трению и теплопередаче на обтекаемой поверхности.
Таблица 4.1

Источник
Характеристика течения
1
Hunt, Joubert, 1979
Установившееся течение в криволинейном
канале R1/R0=0.99
2
Eskinazi, Yeh, 1954
Установившееся течение в криволинейном
канале R1/R0=0.9
3
Wallendorf, 1935
Установившееся течение в криволинейном
канале R1/R0=0.8
4
Smith, Townsend,
Течение Куэтта между соосными цилиндрами
1982
R1/R0=2/3
5
Wendl, 1933
Течение Куэтта между соосными цилиндрами
R1/R0=0.68÷0.935
6
Johnston, Halleen,
Установившееся течение во вращающемся
Lezius, 1972
канале R0=0.05÷0.2
7
Kristoffersen,
Установившееся течение во вращающемся
Anderson, 1993
канале (DNS) R0=0.05÷0.5
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   50

Похожие:

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Санкт Петербург 2002 удк 629. 76
Керножицкий В. А., Бызов Л. Н. Надежность. Лабораторный практикум: Учебное пособие. Балт гос тех ун-т, спб., 2002. – с

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Житомир 2001 удк 33: 007. Основы экономической кибернетики. Учебное пособие. Житомир: ипст. 1998г. (В электронном виде)
Учебное пособие «Основы экономической кибернетики» составлено по материалам книги: Экономическая кибернетика: Учебное пособие; Донецкий...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2012 удк 316. 722 (075. 8) Кутыкова И. В. Культура и цивилизация в контексте истории [Текст] : учебное пособие / И. В. Кутыкова спб спбгти (ТУ), 2012. 56 с. Учебное пособие знакомит с содержанием понятий «культура»
Учебное пособие предназначено для студентов второго курса всех специальностей и первого курса экономического факультета дневной,...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Санкт-Петербург
Учебное пособие предназначено для студентов II курса химических специальностей

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconНовые поступления в библиотеку балтийского русского института
Федералогия: учебное пособие / Р. Г. Абдулатипов. Санкт-Петербург: Питер, 2004. 320 с.: ил. (Учебное пособие)

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Санкт-Петербург
Башмаков, В. И. Химия элементов. Часть I. S-элементы [Текст]: учебное пособие / С. А. Симанова, Т. Б. Пахомова, Е. А. Александрова....

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconФилософия учебное пособие Москва • «Логос» • 2001 удк 1(091)
К19 Философия: Учебное пособие для студентов высших и средних специальных учебных заведений.— М.: Логос, 2001.— 272 с.: ил. Isbn...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие санкт-петербург
Вязкость жидких сред: Учебное пособие / И. В. Степанова, А. В. Тарасов. – Спб.: Петербургский государственный университет путей сообщения,...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconФилософия учебное пособие Москва • «Логос» • 2001 удк 1(091)
К19 Философия: Учебное пособие для студентов выс­ших и средних специальных учебных заведений.— М.: Логос, 2001.— 272 с.: ил. Isbn...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Издательство спбгпу санкт-Петербург
Учебное пособие соответствует дисциплинам опд ф10 «Сети ЭВМ и телекоммуникации» государственного общеобразовательного стандарта направления...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница