ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУРБУЛЕНТНОГО РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Основной особенностью турбулентного течения является пульсация скорости, давления, температуры, тангенциальных напряжений около некоторых средних значений. Рейнольдс предложил рассматривать мгновенные значения параметров турбулентного движения в виде суммы осредненных во времени значений:

(П — произвольный параметр турбулентного течения жидкости) и пульсационных составляющих, т.е.

Здесь Xj = х, х2 = у, х3 = z знак «—» — осреднение по времени (6.2.1), а «'» — пульсационная составляющая.

Поскольку среднее значение во времени пульсационной составляющей равно нулю, то характеристикой турбулентного течения является среднеквадратичное отклонение пульсационных добавок:

а интенсивность турбулентности называют отношением среднеквадратичного отклонения пульсационной составляющей к осред- ненной величине (рис. 6.5):

С увеличением интенсивности турбулентности скорости всех процессов переноса увеличиваются. Уменьшается толщина диффузионного слоя при переносе теплоты, массы, импульса, момента импульса. Турбулентность характеризуется также частотой пульсации параметров турбулентного режима течения. Частотный спектр имеет большой диапазон частот. Энергия больших частот, которые образуют маленькие вихри турбулентного течения, дис- сипируются в тепловую энергию, энергия малых частот (больших вихрей) трансформируется в энергию малых вихрей, а затем она диссипируется.

Зависимость средней v = const пульсационной составляющей скорости v' и среднеквадратичного отклонения v' и скорости турбулентного течения v + V от времени при стационарном течении жидкости

Рис. 6.5. Зависимость средней v = const пульсационной составляющей скорости v' и среднеквадратичного отклонения v'B и скорости турбулентного течения v + V от времени при стационарном течении жидкости (у = const; Q = const)

Турбулентный режим течения возникает вследствие неустойчивости ламинарного режима течения. С увеличением числа Re увеличивается плотность кинетической энергии по сравнению с энергией диссипации, которая пропорциональна коэффициенту вязкости. В этом случае роль турбулентного потока определяется низкочастотными пульсациями.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >