Интенсивности турбулентности

С точки зрения молекулярно-кинети-ческих представлений температура есть мера интенсивности теплового движения молекул. Ее численное значение связано с величиной средней кинетической энергии молекул вещества:

Тепловая прочность материалов. Из формулы (108) следует, что максимальные термические напряжения при заданной интенсивности теплового

Напряжения растяжения от внутреннего давления, равные для тонкостенных труб по формуле Бойля-Мариогта сгр = 0,5pd/s, уменьшаются с увеличением толщины стенок. Термические же напряжения, -как видно из формулы (112),,при заданной интенсивности теплового потока возрастают с увеличением толщины стенок.

Для подтверждения гипотезы о существенном влиянии адсорбированного слоя на уменьшение расхода жидкости в пористых материалах необходимо иметь информацию о толщине этого слоя и о соотношении его толщины с диаметром поровых каналов. Толщина адсорбированных слоев зависит от свойств жидкости и твердого тела, температуры. При наложении напряжений сдвига (внешнего перепада давлений) возможно уменьшение толщины этих слоев из-за срыва внешних слабосвязанных молекул. Следует ожидать также постепенного ослабления и полного разрушения пограничных слоев при увеличении температуры вследствие возрастания интенсивности теплового движения молекул.

Разновидности аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом. -Разработано несколько разновидностей сварки вольфрамовым электродом, основанных на увеличении проплавляющей способности дуги за счет увеличения интенсивности теплового и силового воздействия дуги на свариваемый металл. К этим разновидностям относятся: сварка погруженной дугой, с применением флюса, при повышенном давлении защитной атмосферы, импульсно-дуговая, плазменная сварка.

ловых процессов и явлений в земной коре и тепловых св-в горных пород. Т. осуществляется путём измерения интенсивности теплового потока с помощью высокоточных глубинных термометров, опускаемых в буровую скважину.

ФОРСИРОВАНИЕ двигателя (нем. forcieren - усиливать, от франц. force - сила) - кратковрем. повышение мощности теплового двигателя (напр., реактивного двигателя) сверх номинальной (установленной для двигателя данного типа) в результате повышения интенсивности теплового процесса (увеличение расхода топлива и воздуха, сжигание дополнит, топлива в форсажной камере и др.). Ф. применяется в экстремальных

С точки зрения молекулярно-ки-нетических представлений температура есть мера интенсивности теплового движения молекул. Ее численное значение однозначно связано с величиной средней кинетической энергии молекул вещества:

ФОРСАЖ (франц. forcage, от forcer — вынуждать, чрезмерно напрягать, форсировать), форсированная мощност ь,— кратковрем. повышение мощности двигателя внутр. сгорания сверх номин. мощности. Ф. употребляется для преодоления кратковрем. чрезвычайных нагрузок. Мощность двигателя возрастает в результате повышения интенсивности теплового процесса (увеличение расхода топлива и воздуха, сжигание дополнит, топлива в форсажной камере и др.).

этим изменением, т. е. изменением интенсивности теплового потока, образованием и разрушением оксидных пленок и поверхностных слоев и т. п. Следует считать, что в течение одного торможения влияние этих побочных факторов, сопутствующих изменению скорости, также невелико. Однако при переходе от торможения к торможению (работа подъемно-транспортных машин характеризуется работой в повторно-кратковременном режиме с большим числом торможений в час), когда температура постепенно возрастает, величина тормозного момента также изменяется соответственно изменению коэффициента трения.

В измерениях на петлях были получены некоторые данные о влиянии на отложения интенсивности теплового потока (или ионизирующего излучения) и ядерного кипения. Однако рассмотрение этих зависимостей будет ограничено данными внут-риреакторных измерений.

Рис. 9.13. Влияние повышенной интенсивности турбулентности и мак-ровихревого движения на теплообмен потока в трубе: V — (?>н = 15°,п= 3; Д —<рн = 45°; п= 1; о— ?? =45°, п = 3 ----уравнение (9.4?);----------данные работы [17]

До сего времени нет еще единой точки зрения на механизм турбулентного распространения пламени. Однако совершенно бесспорно, что существенное значение имеют интенсивность турбулентности поступающей смеси и изменение интенсивности турбулентности при переходе через фронт пламени.

знойной теории. Так, при скорости потока около 40 м/сек и интенсивности турбулентности, равной примерно 3,5%, время горения капель размером 55 мк вдвое меньше времени горения капель диаметром 110 мк. По диффузионной теории время горения должно быть пропорционально квадрату диаметра. Расхождение может быть вызвано температурными условиями процесса, некоторым отставанием капель от потока при ускорении потока после перехода через фронт пламени, а также влиянием кинетики, которое тем сильнее, чем мельче капли.

Эксперименты, проведенные на струях в условиях акустических воздействий в диапазоне чисел Рейнольдса Re = 6,5-10а-5-5,2 X X 106, показывают, что низкочастотные акустические сигналы приводят к увеличению как интенсивности турбулентности, так и расширению струи, высокочастотные сигналы уменьшают интенсивность турбулентности и перемешивание жидкости [7].

ванием в ней, а также увеличением интенсивности турбулентности.

Таким образом, при ускорении потока интенсивность турбулентности повышается вблизи стенки, но снижается в ядре потока. При этом интенсивность турбулентности в ядре потока может быть меньше не только квазистационарного, но и своего исходного значения до ускорения потока. Возможна даже ламинаризация потока в ядре. При замедлении потока, наоборот, уменьшение интенсивности турбулентности у стенки сопровождается ее возрастанием в ядре потока. Как было показано в работе [24], при развитом турбулентном течении (Re> (1,5 ... 2) • 104) преобладающее влияние на теплообмен оказывает изменение интенсивности турбулентности вблизи стенки и поэтому ускорение потока ведет к увеличению теплоотдачи по сравнению с квазистационарной, а замедление — к уменьшению. При уменьшении чисел Рейнольдса (при Re < < (1 ... 1,5) • 104) и соответственно уменьшении интенсивности турбулентно'сти потока преобладающим оказывается влияние ее изменения в ядре потока. Ускорение потока при этом может приводить к уменьшению теплоотдачи, а замедление, наоборот, к увеличению.

закону S3 - const (r) , когда поток теплоносителя дополнительно закручивается, по закону квазитвердого вращения коэффициент К должен зависеть от радиуса пучка, поскольку при таком законе закрутки наблюдается резкое увеличение уровня турбулентности в приосевой области пучка и уменьшение интенсивности турбулентности в периферийной зоне пучка. Аналогичная картина наблюдается вблизи аксиально-лопаточных завихрителей [47] .

Однако в пучках витых труб эта связь практически не реализуется [39] Это можно объяснить как влиянием конечности размеров источника и неравномерности поля скорости в ядре потока, так и загромождением исследуемого потока витыми трубами. Это приводит к тому, что нагретые частицы вблизи устья струи успевают пройти большое число не коррелированных между собой различных путей от источника до рассматриваемой точки, хотя распределения пульсационных скоростей при числах Re > 104 в ядре потока и приближаются к нормальному закону распределения. При числах Re < 104 наблюдается отклонение пульсаций скорости от закона Гаусса в пучке витых труб, что свидетельствует об анизотропности турбулентности в таких пучках в этом диапазоне чисел Re. Поэтому в закрученном пучке витых труб метод диффузии тепла от источника использовался только для определения коэффициента Dt, а его применение оправдывалось совпадением экспериментальных распределений температур с гауссовским распределением, хотя основные допущения теории Тэйлора в данном случае не выполняются строго. В экспериментах источник диффузии имел радиус, примерно в три раза превышающий радиус витой трубы. В этом случае свойства потока индикаторного газа (нагретого воздуха) и основного потока одинаковы, Это позволяет получить достаточно надежные опытные данные по коэффициенту Dt. В то же время если в работе [39] для прямого пучка витых труб, где радиус источника. был равен радиусу витой трубы, удалось оценить значение интенсивности турбулентности по уравнению (2.9), то в данном случае это исключается из-за больших размеров источника. Для увеличения точности определения коэффициента Dt опыты по перемешиванию теплоносителя в закрученном пучке проводились при неподвижном источнике диффузии, а для определения полей температуры на различном расетояниии от него в витых трубах были установлены термопары. При этом измерялась температура стенок труб (т.е. температура твердой фазы в терминах гомогенизированной модели течения). Эта методика измерений могла приводить к погрешностям в определении коэффициента Dtf поскольку распределения температур в ядре потока теплоносителя и стенки труб различны, а следовательно, различны и среднестатистические квадраты перемещений у2, а также и Dt, причем это различие, видимо, носит систематический характер. Подход к учету поправки в определяемый коэффициент Dt при измерении температуры стенки изложен в разд. 4.2.

С зависимостью (3.1) согласуются также опытные данные по интенсивности турбулентности работы [39] , полученные методом диффузии тепла от точечного источника и основанные на использовании предельного решения уравнения Тэйлора при малом времени диффузии, справедливого для изотропной и однородной турбулентности.

Исследование интенсивности пульсаций скорости, автокорреляционной функции и спектральной плотности позволило выявить физическую природу интенсификации теплообмена в пучках витых труб. Оказалось, что дополнительная турбули-зация потока связана с закруткой и неравномерностью поля скорости в ядре потока. Так, сдвиг энергетического спектра турбулентности в область высоких частот (волновых чисел) по сравнению со спектром в круглой трубе, характеризующий возрастание диссипации энергии, наблюдается во всей области течения и для всех исследованных чисел Re и FrM. При этом максимальные значения интенсивности турбулентности наблюдаются в следе за местами касания соседних труб, где энергетический спектр сдвинут в область высоких частот в большей мере. Увеличение доли энергосодержащих вихрей с ростом числа FrM (увеличением относительного шага закрутки труб S/d) и уменьшение интенсивности турбулентности как за местами касания труб, так и в сквозных каналах, свидетельствует об уменьшении дополнительной турбулизации потока в пучке витых труб. Эти закономерности наблюдаются и при исследовании усредненных характеристик потока (коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления) [39].

Процесс выравнивания температуры при смешении считался при интенсивности турбулентности в = 0,22"%. Результат каждого расчета сравнивался с результатами расчета с е = 0, т. е. без турбулентного ускорения смешения.