Турбулентный пограничный слой

При обтекании пластины жидкостью вначале формируется ламинарный пограничный слой, в котором теплота передается за счет теплопроводности (на молекулярном уровне). На некоторой координате, когда Re = ReKp, он теряет устойчивость и переходит в турбулентный пограничный слой с ламинарным подслоем, где скорость меняется по линейному закону.

Выделим мысленно в турбулентной части пограничного слоя элементарную площадку (см. рис. 19.3) и рассмотрим процесс передачи теплоты через нее. Напряжение трения, действующее на площадку, и плотность теплового потока запишем в виде

(здесь температура и скорость осреднены по времени, wx, Т и wxl, 7) — скорость и температура соответственно на координате у и у + Г). Выразим из (а) рWy и подставим в (Ь):

Рассмотрим ламинарный подслой:

Для границы между ламинарной и турбулентной частями пограничного слоя со стороны ламинарного подслоя можно написать:

Мысленно будем передвигать площадку вниз до тех пор, пока wx не станет равной Wjp, а Т= Тф, тогда вместо (с) можно написать

- qyt,xwrn au,(wv/ - wrn)

Сложим (f) и (g): Tw-Tt = —x-- +-—. Умножим левую и

xwcp

правую части уравнения на ах, а затем разделим на qw:

где Stx = —^ При Pr = 1

CpPWxl Wxl 3

Таким образом, установлена связь между коэффициентами теплоотдачи и трения в турбулентном пограничном слое.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >