Cтраница 3
Очевидным недостатком подобных численных методов расчета турбулентного горения является отсутствие общей системы уравнений, связывающих параметры процесса горения и статистические характеристики турбулентности. Так, автор [62] вывел приближенное уравнение, учитывающее процессы турбулентного переноса исходя из упрощенного уравнения Маркова для функции распределения температуры в турбулентном потоке с тепловыделением. [31]
Предложенные методы расчета турбулентного пограничного слоя на проницаемой поверхности можно распространить и на такие условия, когда на поверхности теплообмена протекают химические реакции с выделением или поглощением тепла и образованием газообразных продуктов сгорания. Для диффузионной области горения интенсивность выгорания в основном определяется процессами турбулентного переноса окислителя и продуктов сгорания в пограничном слое. В этом случае остаются справедливыми законы трения и теплообмена ( см. гл. [32]
В воде сначала развивается процесс перехода в динамическом пограничном слое и лишь затем возникают турбулентные пульсации температуры. После разрушения последних участков ламинарного течения начинаются расширение спектра пульсаций и развитие процесса турбулентного переноса. Поле возмущений, которое первоначально формируется с помощью процесса селективного усиления, затем распространяется на весь спектр турбулентных пульсаций. Турбулентные вихри в широком диапазоне волновых чисел испытывают сильное влияние генерации турбулентности за счет выталкивающей силы. Амплитуда возмущения скорости достигает максимума в конце области перехода, тогда как интенсивность пульсаций температуры продолжает расти и ниже по потоку. Развитие процессов турбулентного переноса вызывает соответствующее увеличение тепловых потоков. [33]
Эффективность работы многих машин и технологических агрегатов зависит от турбулентной структуры реализуемых в них потоков жидкости. В связи с этим в последнее время большое внимание уделяется исследованиям по управлению процессами турбулентного переноса. Это в первую очередь относится к явлению переноса импульса, поскольку его уменьшение при турбулентном режиме течения может привести к значительному снижению трения в жидкости и соответственно к повышению эффективности работы различных машин и агрегатов. [34]
Таким образом, феноменологическая теория переноса Прандтля - Бусси-неска может в этом смысле рассматриваться как частный случай более общей теории, использующей уравнения для пульсационных потоков скалярной субстанции, пригодной лишь в области турбулентного ядра. Поэтому для инженерных расчетов, которые не претендуют на более или менее детальную картину процессов турбулентного переноса скалярной субстанции, а предполагают знание лишь осредненного поля скалярной субстанции хотя бы в центральной части пристенного течения ( профиль в непосредственной близости от стенки может быть определен путем введения двухслойной модели), по-видимому, целесообразно использовать теорию Прандтля - Буссинеска. Однако в тех случаях, когда необходимо более детальное рассмотрение различных факторов, определяющих картину турбулентного переноса скалярной субстанции в области пристеночных турбулентных течений ( в том числе и в тех случаях, когда определение характеристик пульсационного поля скалярной субстанции является целью задачи), использование рассмотренной в работе теории переноса является оправданным. [35]
Максимум температуры стенки возникает в сечениях трубы с температурой жидкости ниже псевдокритической на несколько градусов. Вероятно, ухудшение теплоотдачи при k C 0 01 связано с влиянием переменности физических свойств по сечению потока на процессы турбулентного переноса. При k 0 01 н - 0 4 под влиянием естественной конвекции происходит дополнительное снижение теплоотдачи. Максимумы температуры стенки возникают в сечениях трубы, где средняя температура ниже псевдокритической на 15 - 20 С и более. При k 0 4 снижение теплоотдачи под влиянием естественной конвекции вырождается и может наступить улучшение теплоотдачи. [36]
Использование полученной таким образом системы уравнений осред -: ненного турбулентного движения многокомпонентной реагирующей смеси газов не представляется возможным без некоторых упрощений, обоснованность которых далеко не является очевидной. Более того, основываясь на том, что наши знания о природе и характере турбулентности не позволяют оценить в настоящее время вклад в процессы турбулентного переноса членов уравнений, содержащих пульсации плотности, этими членами в уравнениях пренебрегают. Таким образом, даже сам по себе вопрос об установлении основной системы уравнений динамики и термодинамики турбулентного движения многокомпонентной смеси газов ( а следовательно, в частном случае соответствующих уравнений для турбулентного пограничного слоя) до сих пор продолжает быть предметом исследований. [37]
Ур-ная ( 9) и ( 10) являются, по существу, определениями коэф. УТ н температуропроводности вт заключается не только в, их сложной зд-висимостн от характеристик турбулентного потока, но и в том, что турбулентные потоки не всегда пропорциональны соответствующим градиентам, Достоинстврм же данного приближенного подхода является яепосредств. Процессами турбулентного переноса массы, импульса н теплоты, что проявляется в приближенном равенстве Хт к 2 V ат. [38]
Колоссальному различию масштабов сопоставляемых моделей соответствует различие в интенсивности возникающих эффектов, совершенно несоизмеримых по мощности. Особенно остро это различие обнаруживается при сопоставлении единичных актов. Пульсации - это характернейшее свойство процессов турбулентного переноса - представляют собой прямое отражение индивидуального акта распада моля. [39]
Три рассмотренных выше коэффициента связаны с процессами молекулярного переноса. При турбулентном течении определения этих коэффициентов остаются в силе, но сами коэффициенты входят в зависящие от времени члены дифференциальных уравнений, не поддающихся простому математическому анализу. Математически проще постулировать довольно грубую модель процесса турбулентного переноса, приводящую к уравнениям для касательного напряжения и потоков тепла и вещества, по форме аналогичным соответствующим уравнениям для молекулярного переноса. Появляющиеся при этом коэффициенты турбулентного переноса имеют ту же размерность, что и коэффициенты молекулярного переноса. Однако если коэффициенты молекулярного переноса являются физическими свойствами среды, то коэффициенты турбулентного переноса зависят от гидродинамических характеристик течения. Более подробное рассмотрение механизма турбулентного переноса отложим на будущее. [40]
Эти данные однозначно показывают применимость метода к прямоструйному факелу. Это обстоятельство лишний раз подчеркивает общность процессов турбулентного переноса в струях и факеле. В качестве любопытного примера обратной связи в аэродинамической теории струй и факела можно указать, что только при обработке опытных данных по факелу в спутном потоке окончательно выяснилась необходимость применения метода к величине pu ( u - Ыю), меняющейся монотонно, тогда как значение ры. [41]
Как видим, наименьшие величины D у Земли, Юпитера и Урана, а наибольшие у Марса, Сатурна и Титана, в то время как у Венеры и Нептуна промежуточное значение. Проведенное обсуждение подтверждает исключительно важную роль этого параметра в определении структуры и теплового режима верхней атмосферы планеты. Поэтому необходимо его более полное и физически обоснованное определение, которое непосредственно связано с детальным анализа самого процесса турбулентного переноса. [42]
Эта теория была разработана для турбулентных свободных струй. Суть ее сводится к следующему. Отметив, что распределение полной продольной скорости в поперечных сечениях зоны смешения струи следует кривой Гаусса, Рейхард предположил, что процесс турбулентного переноса является статистическим и в точности аналогичен процессу молекулярного переноса. Следовательно, дифференциальное уравнение, описывающее изменение oi2, должно быть идентично уравнению молекулярной диффузии. Значит, надо преобразовать уравнение движения так, чтобы получить уравнение диффузии. [43]
Эта теория была разработана для турбулентных свободных струй. Суть ее сводится к следующему. Отметив, что распределение полной продольной скорости в поперечных сечениях зоны смешения струи следует кривой Гаусса, Рейхард предположил, что процесс турбулентного переноса является статистическим и в точности аналогичен процессу молекулярного переноса. Следовательно, дифференциальное уравнение, описывающее изменение coj2 должно быть идентично уравнению молекулярной диффузии. Значит, надо преобразовать уравнение движения так, чтобы получить уравнение диффузии. [44]
В случае мелкомасштабной турбулентности, когда длина пути смешения мала по сравнению с шириной зоны ламинарного горения, считают, что фронт пламени в потоке имеет некоторое среднее положение и среднюю толщину и, так же как при горении в ламинарном потоке, сгорание происходит путем распространения непрерывного фронта пламени. Увеличение же скорости турбулентного распространения пламени вызвано увеличением скорости горения на единице поверхности такого осредненного фронта пламени. Это происходит вследствие того, что на процессы молекулярного переноса накладываются процессы турбулентного переноса, увеличивающие коэффициент переноса до ам ат, где ат - коэффициент турбулентной температуропроводности. [45]