Нарастание - пограничный слой
Cтраница 4
 |
Течение жидкости в трубе. [46] |
Изучение процессов течения жидкости и теплоотдачи в трубах представляет большой практический интерес, так как трубы являются элементами различных теплообменных аппаратов. Наибольшие трудности возникают при исследовании течения и теплоотдачи на начальном участке трубы. Участок течения в трубе, на протяжении которого поле основной переменной величины ( скорости или температуры) зависит от условий на входе и на котором происходит нарастание пограничного слоя до заполнения поперечного сечения трубы, называют начальным участком. В начальном участке может быть ламинарное и турбулентное течение жидкости. [47]
Простая модель обтекания клина при сверхзвуковой скорости, изображенная на фиг. Гэддом [26] для физического объяснения явления. На этой фигуре S и R обозначают соответственно точки отрыва и последующего присоединения. Нарастание пограничного слоя зависит от интенсивности положительного градиента давления, действующего на пограничный слой, а распределение давления определяется простой волной сжатия, обусловленной утолщением пограничного слоя. Теплопередача оказывает влияние на равновесие между этими двумя процессами. При охлаждении стенки выше области взаимодействия, несмотря - на постоянное давление, профиль скорости становится более полным, а пограничный слой более тонким, как показано на фиг. [48]
Вместо ранее описанных перегородок с вырезами, которые изменяют направление потока, иногда применяются листы без вырезов, но с круглыми отверстиями, концентрическими относительно трубок, диаметр которых значительно больше диаметра трубок. Поток течет вдоль оси теплообменника параллельно трубкам, а при прохождении каждой перегородки встречает сужение свободного сечения и вынужден проходить через кольцевые зазоры между трубками и краями отверстий. Это вызывает местное увеличение скорости, что приводит к уменьшению толщины пограничного слоя на поверхности трубок в этих сечениях. Таким образом, нарастание пограничного слоя у каждой перегородки сокращается. Кроме того, усиливается турбулентность в пространстве между перегородками. Этот тип перегородок назван в настоящей работе ситчатым. Такое конструктивное решение перегородки удобно для исполнения и монтажа, так как становится излишней забота о плотности ( кроме обеспечения наименьших зазоров между краем перегородки и кожухом), а протягивание трубок через перегородки во время сборки не представляет никаких затруднений. [49]
Уравнения (1.25) можно рассматривать как граничные условия для решения гидродинамической задачи о развитии по оси г течения, созданного завихрителем, если, конечно, постоянные cl ис2 определяют именно то распределение локальных моментов количества движения v r, которое задает завихритель. Если при этом принимается во внимание прилипание жидкости к стенке, то должно учитываться развитие пограничного слоя у твердой границы. Но принимается во внимание нарастание пограничного слоя на стенке или нет, в обоих случаях необходимо учитывать развитие пограничного слоя на свободной внутренней границе. Неизбежность нарастания пограничного слоя на свободной границе вскрыта Дж. А именно, с внутренней стороны этой границы ( изнутри вращающегося слоя) а г Ф 0, а с внешней стороны этой границы си. [50]
 |
Зависимость критического отношения. [51] |
Следует иметь в виду, что наличие скачков уплотнения во внешнем потоке оказывает влияние на распределение скорости и давления в пограничном слое. При небольшой интенсивности падающего скачка это влияние сводится к некоторому утолщению пограничного слоя; профиль скорости при этом изменяется мало. При большой интенсивности падающего скачка уплотнения возникает отрыв пограничного слоя и образуется вихревая зона. Вниз по потоку от точки отрыва начинается перемешивание оторвавшихся струек и нарастание нового пограничного слоя на стенке. [52]
 |
Зависимость относительного давления в точке отрыва от числа. [53] |
Следует иметь в виду, что наличие скачков уплотнения во внешнем потоке оказывает влияние на распределение скорости и давления в пограничном слое. При небольшой интенсивности падающего скачка это влияние сводится к некоторому утолщению пограничного слоя; профиль скорости при этом изменяется мало. При большой интенсивности падающего скачка уплотнения возникает отрыв пограничного слоя и образуется вихревая зона. Вниз по потоку от точки отрыва начинается перемешивание оторвавшихся струек и нарастание нового пограничного слоя на стенке. Поэтому все методы расчета, разработанные в предположении постоянства статического давления в поперечном сечении пограничного слоя, могут быть использованы лишь в достаточном удалении от места взаимодействия. [54]
Уравнения (1.25) можно рассматривать как граничные условия для решения гидродинамической задачи о развитии по оси г течения, созданного завихрителем, если, конечно, постоянные cl ис2 определяют именно то распределение локальных моментов количества движения v r, которое задает завихритель. Если при этом принимается во внимание прилипание жидкости к стенке, то должно учитываться развитие пограничного слоя у твердой границы. Но принимается во внимание нарастание пограничного слоя на стенке или нет, в обоих случаях необходимо учитывать развитие пограничного слоя на свободной внутренней границе. Неизбежность нарастания пограничного слоя на свободной границе вскрыта Дж. А именно, с внутренней стороны этой границы ( изнутри вращающегося слоя) а г Ф 0, а с внешней стороны этой границы си. [55]
В еще большей мере это относится к развитию газового факела. И действительно, давно известные инженерные средства - выбор формы и размеров горелок, установка разнообразных регистров, завихрителей, экранов, козырьков и других устройств предназначены по существу именно для управления факелом. Эти же приемы или близкие - к ним используются для управления струями. В числе их, например - нарастание пограничного слоя на внутренней и внешней поверхностях сопла, условия смыкания потоков, начальный ( естественный) уровень турбулентности и др. Хотя все они и охватываются в расчете условным коэффициентом турбулентной структуры, но, как правило, они трудно контролируемы и не всегда могут быть заданы заранее. [56]
Картина обтекания тел сложной формы и процессы теплоотдачи при этом имеют ряд особенностей. Опыт показывает, что плавный характер поперечного обтекания труб и стержней с разной формой сечения, шара и других неудо-бообтекаемых тел возможен лишь при очень малых значениях числа Рейнольдса. В характерных для практики условиях обтекание тел сопровождается отрывом потока и образованием в кормовой части вихревой зоны. Своеобразие обтекания тел существенно сказывается и на их теплоотдаче. Так, например, интенсивность теплоотдачи по периметру поперечно обтекаемого цилиндра резко изменяется по мере нарастания пограничного слоя от максимума в лобовой точке ( ф0) до минимального значения в области р80 - МОО ( см. табл. 2.26), а затем в кормовой части вновь возрастает за счет интенсивного вихревого движения жидкости. При прочих равных условиях теплоотдача максимальна, когда направление набегающего потока перпендикулярно оси цилиндра. С уменьшением угла атаки коэффициент теплоотдачи уменьшается. [57]
Страницы: 1 2 3 4