Пульсационных составляющих

Если плотность жидкости вдоль оси канала не изменяется, то уравнение неразрывности относительно пульсационных скоростей с точностью до линейных членов можно записать так:

Используя поле пульсационных скоростей в первом приближении, определим среднюю по времени нелинейную функцию

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.

Бондарева [Л. 728] указывает на немонотонную зависимость пульсационных скоростей частиц от критерия Архимеда, т. е. от диаметра частиц. Так, абсолютные величины пульсационных скоростей песчаных частиц с увеличением диаметра от 100 мк (Аг = 100) до 233 мк (Аг=1260) возрастали, а при дальнейшем увеличении размера частиц от 233 до 477 мк (Аг=11000) они уменьшались. Бондарева объясняет это изменением гидродинамического режима обтекания частиц.

приводит к некоторому преувеличению подсчитываемых ЯЭф. Согласно опытным данным Бондаревой эффективный коэффициент теплопроводности псевдоожиженного слоя зависит от пульсационных скоростей частиц и при изменении скорости фильтрации проходит 'через максимум. Бондарева связала снижение А,Эф за максимумом с умень-щением числа частиц в единице объема слоя при дальнейшем его расширении. Численное значение максимального эффективного коэффициента теплопроводности для песка с диаметром частиц 100 мк, по Бондаревой, составляет 170 ккал/м • ч • град, а за максимумом АЭф снижается до 10^-20 ккал/м-ч-град, см. рис. 9-2.

т] (г) =т]м+г1т(г)> при этом турбулентная вязкость TiT(r) определяется распределением пульсационных скоростей. Например, по модели Прандтля—Кармана она может быть найдена в каждой точке потока через длину пути смешения и градиент усредненного распределения скоростей.

Каждый турбулентный поток характеризуется целым спектром масштабов L, пульсационных скоростей и' и частот о) = u'/L. В статистической физике доказывается, что распределение абсолютных значений скорости и длины свободного пробега молекулы соответствует максвелловской функции распределения, которая справедлива для всех частиц, подчиняющихся классической статистике. В работе с известным приближением каждый

что согласуется с теоретическими выводами К. И. Щелкияа. Необходимо заметить, что измеренные термоанемоме-тром пульсации скорости являются средними эффективными пульсациями. Максимальные значения пульсационных скоростей, которые опреде-V г>° з,ом/сек ляют положение .передней

на нее поперечных пульсационных скоростей турбулентного газового потока.

На основании современных представлений о механизме формирования порраничного слоя можно предполагать, что на начальном участке трубы вид входного устройства влияет на закономерности теплообмена, предопределяя изменения уровней и профилей средней (во времени) и пульсационной скоростей потока в начальном сечении трубы. Поэтому можно предполагать, что введением в соответствующие критериальные уравнения параметров, описывающих поля средних и пульсационных скоростей, удастся получить зависимость, справедливую для всех типов входных устройств.

На интенсивность теплоотдачи кроме критериев Re и Рг существенное влияние оказывает начальная турбулентность набегающего потока. Так, повышение среднего квадратичного значения осред-ненных во времени пульсационных составляющих скорости при турбулентном течении на 2,5 % приводит к увеличению числа Nu на 80%. Количественные данные об этом влиянии получены экспериментальным путем.

мени квадраты пульсационных составляющих скорости; WOQ — скорость невозмущенного потока.

В отличие от уравнений (2.85) — (2.87) уравнения турбулентного пограничного слоя, записанные для осредненных величин, кроме wx, wy и Т содержат неизвестные значения ит и Хт, зависящие от пульсационных составляющих.

На основании 1) уравнения движения с учетом пульсационных составляющих скорость и 2) уравнения переноса импульса анализируется процесс движения и распада осе-симметрической несжимаемой жидкой пленки, омывающей поверхность вертикальной

Индексы: оо — параметры на бесконечности пограничного слоя; f — параметры, средние по сечению канала; W — параметры на поверхности; 0 — амплитудные значения параметров, осредненные по времени значения критериев; J — проекция на ось *( (*, У, г); s — параметры, соответствующие резонансным колебаниям; (*) — безразмерные параметры, параметры торможения; штрихи «'» — значения турбулентных пульсационных составляющих параметров потока; «(/)» — порядок приближенного решения.

причем средние значения от пульсационных составляющих (Дм) = (Аи) = (Ар) = 0.

Возникновение вихревых течений в колеблющихся потоках формально учтено нелинейными конвективными членами в уравнениях Навье-Стокса, значение которых может быть вычислено посредством определения функции F (х, у) в уравнении (197). Как следует из выражения (198), возникновение вихревых течений в значительной степени зависит от градиента скорости внешнего потока. Градиент скорости внешнего потока может быть обусловлен стоячей волной, например резонансными колебаниями или обтеканием криволинейных поверхностей шара, цилиндра и т. д. Влияние градиента скорости на структуру колеблющегося пограничного слоя определим методом последовательных приближений. В этом случае для анализа удобно внести функции тока для пульсационных составляющих:

Более распространенным является горение в условиях крупномасштабной турбулентности (1~>% ). Под действием . турбулентности этого вида .фронт пламени начинает деформироваться. По мере, увеличения пульсационных составляющих скорости (а/) фро-нт пламени все более искривляется (рис. 54, а) и в конце концов разрывается. При сильной крупномасштабной турбулентности пульсирующие объемы горящего газа и свежей смеси двигаются вперемежку (рис. 54, б) и несгоревшая смесь' постепенно сгорает. В этих условиях резко возрастает поверхность сгорания, которую уже нельзя назвать фронтом, поскольку она распределена по всему объему горящей смеси и в итоге скорость распространения пламени увеличивается. Зона горения, в этом случае состоит как бы из множества. очагов горения. Основываясь на упрощающем геометрическом представлении, а именно на представлении о мгновенной поверхности пламени, как составленной из множества конических поверхностей, возможно. получить следующее выражение для скорости турбулентного распространения пламени (для w' <^ин ):

Малоинерционный тензометрический зонд давления торможения, разработанный И. Н. Письминым, использовался для измерения среднего значения р<> и пульсационных составляющих. Конструкция зонда показана на рис. 2.34, б. На конце корпуса-державки расположена приемная камера, состоящая из двух половин и двух мембран. Проставка между мембранами образует приемную полость чувствительного элемента. Опоры одной из мембран изготовлены из текстолита. Приемная камера закрыта крышками. На каждую из мембран наклеивается тен-зодатчик сопротивлением 150—200 Ом из константановой проволоки диаметром 0,03 мм. Датчики круглые диаметром '2—3 мм. Датчики зонда представляют собой два смежных плеча измерительного моста, включенного на вход тензомет-рического усилителя (вторые два плеча находятся в усилителе). Чувствительный элемент и зонд собираются на высокотемпературном клее. Из двух мембран чувствительного элемента зонда одна является активной и реагирует на поступающие на вход параметры потока (давление торможения или статическое давление в зависимости от расположения'отверстий на носике зонда). Вторая мембрана, в точности воспроизводящая первую, является термокомпенсационной и не реагирует на давление, так как она выполнена с опорой. Положительной особенностью электрических датчиков давления с малым предвключенным объемом является то, что исключаются погрешности, обусловленные влиянием коммуникаций, связанные с динамическим запаздыванием и образованием пробок жидкости.

ной области (определяемой по толщине вязкого подслоя, рассчитанной по квазистационарным зависимостям) минимальному расходу соответствует минимум интенсивности температурных пульсаций ат. По мере удаления от стенки характер зависимости ат от времени меняется и фазе минимального расхода могут соответствовать наиболее интенсивные температурные пульсации. Для обобщения опытных данных и создания теоретических моделей явления необходимы данные о полях усредненных и пульсационных составляющих скоростей, а также о трении на стенке в условиях нестационарных неизотермических течений.

Оценку турбулентного перемешивания в объеме камеры горения можно произвести при помощи известных уравнений движения (5) с учетом пульсационных составляющих скоростей, в которые может быть введен коэффициент турбулентного перемешивания. Эти уравнения, при пренебрежении слагаемыми, учитывающими силы вязкости, в цилиндрических координатах имеют вид:

"шч, wr, wz—значения средних по времени составляющих скоростей; w , w'r, ^—значения пульсационных составляющих скоростей.

Рекомендуем ознакомиться:
Промышленного комплекса
Промышленного потенциала
Процедуры последовательных
Промышленного водоснабжения
Промышленном производстве
Промышленность изготовляет
Промышленность транспорт
Промышленности химической
Промышленности осуществляется
Промышленности применяется