Cтраница 2
Из рисунка видно, что теплоотдача в скользящем потоке менее интенсивна, так как здесь проявляется дополнительное сопротивление тепловому потоку в виде скачка температуры у стенки. [16]
Случай обтекания, при котором наблюдаются описанные эффекты, называют режимом скользящего потока. [17]
Чтобы не останавливаться в дальнейшем на этом вопросе, отметим, что все полученные в этой работе соотношения для скользящего потока асимптотически точно переходят в континуальные уравнения и это вполне закономерно, так как они построены на их основе. [18]
![]() |
Теплообмен в окрестности критической точки при обтекании конуса сплошным [ - расчет по формуле ] и скользящим ( экспериментальные точки потоками газа. [19] |
На рис. 11.23 представлена аналитическая зависимость числа Нуссельта от Рейнольдса для конусов в непрерывном потоке в виде линии; на том же рисунке приведены экспериментальные значения, полученные в скользящем потоке. Из рисунка видно, что теплоотдача в скользящем потоке менее интенсивна, так как-здесь проявляется дополнительное сопротивление тепловому потоку в виде скачка температуры у стенки. [20]
Следовательно, этот член имеет порядок величины, зависящий от величины критериев Маха и Рейнольдса, и, исходя из рассмотренных ранее соображений, не является пренебрежимо малым в области скользящего потока. Другие члены уравнения Барнетта имеют такой же порядок величины. [21]
Однако задача усложняется тем, что в большинстве случаев, если диаметр шара не очень мал, значение критерия Маха должно быть большим для того чтобы критерий Кнудсена был достаточно велик для установления скользящего потока. Обычно это означает, что число Маха та. В таком случае существует скачок уплотнения впереди шара ( рис. 10 - 12) и условия позади этого скачка уплотнения должны учитываться при расчете переноса тепла. [22]
Область между ними занимают режимы скользящего потока и переходного потока. Режим переходного потока лежит между скользящим потоком и свободномолекулярным потоком и характеризуется тем, что средний свободный пробег молекул имеет приблизительно ту же величину, что и характеристический размер тела. Столкновения между молекулой и поверхностью, а также между молекулами являются частыми и одинаково важными. [23]
Рассмотрим простой случай теплоотдачи пластины при режиме скользящего потока. [24]
На рис. 11.23 представлена аналитическая зависимость числа Нуссельта от Рейнольдса для конусов в непрерывном потоке в виде линии; на том же рисунке приведены экспериментальные значения, полученные в скользящем потоке. Из рисунка видно, что теплоотдача в скользящем потоке менее интенсивна, так как-здесь проявляется дополнительное сопротивление тепловому потоку в виде скачка температуры у стенки. [25]
Расчетная оценка газодинамического сопротивления и теплообмена тел, обтекаемых потоком разреженного газа в области течения со скольжением и скачком температур, сопряжена в настоящее время со значительными трудностями. Это вызвано тем, что отсутствует надежная теория скользящего потока, а опытные данные немногочисленны. Имеющиеся для отдельных случаев расчетные зависимости получены в результате решения дифференциальных уравнений потока и энергии для континуума. [26]
Интересная Черта явлений теплообмена в разреженной газе показана на рис. ГО-16, где коэффициент восстановления нанесен в зависимости от параметров разрежения. Видно, что коэффициенты восстановления увеличиваются при больших значениях критерия Кнудсена в скользящем потоке и приближаются к величине, большей единицы, как и предсказано для области свободного молекулярного потока. [28]
Однако, несмотря на эти недостатки, изложенный метод, проверенный сопоставлением с известными решениями и опытными данными, позволяет получать не только качественно правильные результаты, но и осуществлять расчет с приемлемой для многих инженерных целей точностью. Причем точность результатов оказывается в ряде случаев выше, чем точность, получаемая с помощью относительно сложных решений дифференциальных уравнений скользящего потока. Поэтому, наряду с теоретическим и экспериментальным уточнением полученных уравнений, указанный метод представляется целесообразным распространить на решение более широкого круга вопросов. [29]
Аналогичное положение имеет место для уравнения Навье - Стокса, для которых не существует общего решения, а имеется только несколько частных решений. Однако имеется много работ по приближенным решениям, которые позволяют практически использовать затронутые понятия. Изучение скользящего потока осуществляется приближенно во многих случаях очень грубо в связи с тем, что анализ основывался на уравнениях Навье - Стокса, обычно применяемых для несжимаемого потока. Несмотря на неточность предположений, используемых при рассмотрении эффекта скольжения, результаты были проверены экспериментально с большой точностью. Другой интересный и в то же время удивительный результат, который почти всегда получали при анализе скользящего потока, заключается в том, что результаты близко соответствуют результатам свободного молекулярного потока, если значения критериев Кнуд-сена приняты очень большими. Так как скользящий поток по предположению представляет собой явление, относящееся к малым числам Кнудсена, то точное значение этого явления неизвестно, однако этот факт был успешно использован в полуэмпирическом анализе, чтобы согласовать экспериментальные данные по всему режиму потока от газовой динамики до свободного молекулярного потока. [30]