Cтраница 4
Перенос теплоты в турбулентном потоке теплоносителя в основном определяется интенсивностью перемещения хаотически пульсирующих объемчиков жидкости. Сложность анализа турбулентного теплообмена состоит в том, что интенсивность турбулентного обмена зависит от расстояния до твердой поверхности. Существующие полуэмпирические теории турбулентности основаны на том или ином постулированном изменении интенсивности турбулентного переноса в зависимости от расстояния до стенки. Общепризнанным является тот факт, что вдали от твердой поверхности преобладает чисто турбулентный перенос импульса и теплоты, тогда как в непосредственной близости от стенки основное значение имеет молекулярный характер переноса. [46]
Сущность рассматриваемой аналогии состоит в допущении определенного соотношения между еи и ет. Пока мы будем использовать именно это соотношение. При числах Прандтля, достаточно близких к единице, результаты расчета, основанного на предположении о равенстве коэффициентов турбулентного переноса импульса и тепла, хорошо согласуются с опытными данными. При известной величине еи независимо от принимаемого соотношения между еи и ет расчет теплообмена становится аналогичным соответствующему расчету для ламинарного течения с заменой в дифференциальном уравнении энергии а на ет а. Таким образом, задача лишь незначительно усложняется. [47]
Как изменяется профиль температуры при изменении числа Прандтля. Как влияет а профиль температуры принятое допущение о величине коэффициента турбулентного переноса импульса у оси канала. [48]
Таким образом, если по уравнениям ( 6 - 42), ( 6 - 43) или ( 6 - 44) вычислен коэффициент трения f, то по уравнению ( 9 - 6) можно определить число Стантона. Уравнение ( 9 - 6) хорошо согласуется с опытными данными при числах Прандтля, близких к единице, но существенно расходится с экспериментальными результатами при числах Прандтля, заметно отличающихся от единицы. Следовательно, опыт показывает, что число Прандтля значительно влияет на теплообмен. Однако простая модель турбулентного переноса, на основании которой построена аналогия Рейнольдса, не учитывает этого влияния. Причина хорошего соответствия - результатов расчета по аналогии Рейнольдса с опытными данными при числах Прандтля, близких к единице, заключается, по-видимому, в следующем. При выводе аналогии Рейнольдса принимались два допущения: во-первых, коэффициенты турбулентного переноса импульса и тепла одинаковы; во-вторых, коэффициенты турбулентного переноса настолько превышают соответствующие коэффициенты молекулярного переноса, что последними можно вообще пренебречь. [49]
В отличие от системы (14.45) система уравнений турбулентного пограничного слоя (14.62) является незамкнутой. Число уравнений равно трем, а число неизвестных функций - пяти: &, wx, wy, ат и VT. Следовательно, необходимо добавить еще два уравнения - для определения величин ат и VT. Как и прочие уравнения, два этих новых уравнения должны явиться результатом выражения некоторых закономерностей в математической форме. Основные физические законы сохранения энергии, импульса и массы уже использованы для уравнений энергии, движения и сплошности. Речь может идти, таким образом, о некоторых теориях и гипотезах, объясняющих механизм турбулентного переноса импульса и теплоты. [50]