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
страница2/50
Дата конвертации21.03.2013
Размер0.65 Mb.
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   50

4
пятно,  заполняющее  все  поперечное  сечение  (рис.1,в).  Это  движение  жидкости  на-
звано  турбулентным.  Для  него,  как  видно  из  графика  зависимости  cf(Re)  на
рис.1,г, характерно увеличение коэффициента трения по сравнению с ламинарным
режимом.
Рис.1
Переход от ламинарного к турбулентному режиму зависит от устойчивости исходно-
го ламинарного течения по отношению к внешним возмущениям. Если вход в трубу
сделать плавным, то ламинарное движение в  трубе может  поддерживаться  при  су-
щественно больших числах Рейнольдса, например, до 50000.
Прогрессирующая неустойчивость ламинарного течения по отношению к малым
возмущениям, которая является характерной для перехода от ламинарного течения
к  турбулентному,  сопровождается  усиливающимися  пульсациями  скорости  относи-
тельно средней величины по пространству и по времени. По мере усиления пульса-
ций  форма  их  постепенно  изменяется  от  простых  синусоидальных  колебаний  до
беспорядочного  завихренного  движения  с  непрерывно  меняющимся  спектром  длин
волн и частот.
Если любую гидродинамическую величину (например, скорость движения частиц
жидкости) в любой точке пространства представить в виде  U  =  U + u, где  U − ос-
редненная  во  времени  (по  сумме  реализаций)  величина  скорости  (ее  математиче-
ское ожидание для достаточно большого числа замеров  U во времени  t);  u - пуль-
сационная  составляющая  скорости  (ее  дисперсия,  если  полагать,  что
U(t)подвержена  случайным  изменениям),  тогда  реальное  турбулентное  течение
можно  условно  разделить  на  две  части:  установившееся  (со  слоистой  структурой)
наподобие  ламинарного  течения;  пульсационное  (определяемое  перемещением
«обломков ламинарного течения» - турбулентных вихрей), которое происходит про-
извольным образом в пространстве (это подход Рейнольдса к исследованию турбу-
лентных течений).
Вследствие  того,  что  линии  тока  в  осредненном  и  пульсационном  движениях
различны,  осуществляется  дополнительный  (к  ламинарному)  перенос  количества
движения и энергии. Считают, что в этом случае перенос количества движения свя-
зан с «турбулентным трением» между слоями жидкости, а перенос тепла – с «турбу-
лентной  теплопроводностью».  Переход  к  турбулентному  режиму,  как  правило,  со-
провождается ускорением процесса обмена количеством движения и энергии в при-

5
стеночных слоях, в результате чего сопротивление тела и теплоотдача с поверхно-
сти возрастают.
3.  Наблюдения  и  образы.  Трехмерный,  нестационарный  характер.  Вихревая
структура  турбулентных  течений.  Растяжение  вихрей.  Масштабы.  Энергия  и
масштаб турбулентности. Определение турбулентности по П.Брэдшоу.

При  описании  турбулентного  течения  как  пространственного  и  нестационарного
процесса многие исследователи интерпретируют его как локальное вихревое движе-
ние  со  значительной  завихренностью.  Турбулентные  вихри  различных  масштабов
вызывают энергичное смешение и эффективные турбулентные напряжения, намного
превышающие ламинарные.
Рассматривая течение около пластинки, можно представить схему крупных вих-
рей  в  развитом  турбулентном  пограничном  слое  (рис.2).  Поток  выше  границы  слоя
имеет постоянную скорость U; вихри двигаются в пределах слоя при беспорядочных
колебаниях  местной  скорости  порядка  десятой  части  U.  Самый  большой  размер
вихря (l) сопоставим с толщиной  пограничного слоя (î). Размер турбулентных вих-
рей характеризует местный масштаб турбулентности.    
Рис.2
Важно  подчеркнуть,  что  турбулентные  вихри  непрерывны  и  постоянно  соприка-
саются друг с другом, причем большие вихри содержат в себе  вихри  меньших  раз-
меров.  В  результате  турбулентность  трактуется  как  каскадный  процесс  передачи
энергии  от  больших  вихрей  к  малым.  В  конечном  счете,  самые  маленькие  вихри,
размеры  которых,  кстати,  намного  превышают  длину  молекулярного  пробега,  рас-
сеивают энергию в тепло посредством молекулярной вязкости.
Одновременно  с  вихревой  интерпретацией,  турбулентность  трактуется  как  вол-
новой процесс.
Главный  физический  механизм,  который  отвечает  за  распространение  энергии
по широкому диапазону длин волны, это растяжение вихрей. В процессе растяжения
вихрей их кинетическая энергия вращения увеличивается, а масштаб уменьшается.
Увеличение местных  скоростей стимулирует растяжение других жидких элементов,
запуская  таким  образом  каскадный  процесс  интенсификации  движения  с  постепен-
ной  редукцией  масштабов  подвергнутых  растяжению  вихрей.  При  этом  мелкомас-
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   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