Cтраница 1
Одномерный энергетический спектр турбулентности часто является удобной иллюстрацией масштаба времени ( l / п) вихрей с определенными свойствами. [1]
В комплект термоанемометра входит электронная аппаратура, обеспечивающая определение усредненной скорости, средних квадрэтических пульсаций, корреляций, энергетического спектра турбулентности. [2]
Эта теория позволяет оценить величину рассеяния по одной лишь суммарной интенсивности турбулентности, хотя для более подробного анализа необходимо знание энергетического спектра турбулентности. [3]
Используя данные [33], было предположено, что крупные частицы ( Rep 400) вызывают вихри за собой, дестабилизирующие течение и трансформирующие энергию осредненного движения в высокочастотные составляющие энергетического спектра турбулентности. Что касается частиц средних размеров ( 110 Rep 400), то они будут оказывать смешанное влияние на турбулентность. [4]
Гупало ( 1965) в результате теоретического исследования процесса затухания изотропной турбулентности при наличии взвешенных частиц Анализ полученных динамических уравнений для корреляций скорости жидкости и взвешенных в ней мелких частиц свидетельствует, что в конечном периоде вырождения изотропной турбулентности наличие взвешенных частиц не только приводит к более быстрому ( экспоненциальному) затуханию флуктуации, но в случае конечных значений отношения плотностей жидкости и материала частиц обусловливает также заметное искажение энергетического спектра турбулентности по сравнению со случаем однородной жидкости. Оказывается, что эффект наличия взвешенных частиц наиболее существен в диапазоне малых волновых чисел. Авторы отметили, что, вопреки распространенным априорным утверждениям), именно в этой области волновых чисел и происходит наиболее значительное искажение спектра, указывающее на то, что частицы способствуют искажению в первую очередь крупных, а не мелких вихрей. [5]
При изучении вклада вихрей различного масштаба в процесс переноса энергии в потоке было обнаружено, что турбулентность в пучке витых труб содержит наряду с крупными энергосодержащими вихрями и вихри малых размеров. Так каюдис-сипация энергии под действием вязкости возрастает при уменьшении размера вихрей - то наблюдаемый в пучке витых труб сдвиг энергетического спектра турбулентности, в область высоких частот по сравнению со спектром в круглой трубе - [12] позволяет объяснить увеличение гидравлического сопротивления по сравнению с гидравлическим сопротивлением в круглых трубах. [6]
Это связано с очевидностью практического применения этого класса запыленных течений и относительной простотой в постановке экспериментальных исследований. В ранних работах по изучению гетерогенных струй [1,2] было показано, что присутствие частиц ведет к уменьшению интенсивности турбулентности несущего газа, Также частицы изменяли и энергетический спектр турбулентности, подавляя высокочастотные составляющие. Более поздние исследования ( например, [3-6] и др.), проведенные для широкого диапазона концентраций и размеров частиц, а также отношения плотностей фаз, подтвердили полученные результаты. [7]
Данные работы [ 17] по влиянию частиц на энергетический спектр турбулентных пульсаций воздуха в случае реализации неравновесного гетерогенного течения представлены на рис. 4.13. Можно видеть, что присутствие в потоке пластиковых частиц ( dp 200 мкм) приводит к снижению низкочастотных и росту высокочастотных составляющих энергетического спектра турбулентности. Данный эффект усиливается с ростом концентрации частиц и увеличением расстояния от стенки. [8]
Оказалось, что дополнительная турбули-зация потока связана с закруткой и неравномерностью поля скорости в ядре потока. Так, сдвиг энергетического спектра турбулентности в область высоких частот ( волновых чисел) по сравнению со спектром в круглой трубе, характеризующий возрастание диссипации энергии, наблюдается во всей области течения и для всех исследованных чисел Re и FrM. При этом максимальные значения интенсивности турбулентности наблюдаются в следе за местами касания соседних труб, где энергетический спектр сдвинут в область высоких частот в большей мере. Увеличение доли энергосодержащих вихрей с ростом числа FrM ( увеличением относительного шага закрутки труб S / d) и уменьшение интенсивности турбулентности как за местами касания труб, так и в сквозных каналах, свидетельствует об уменьшении дополнительной турбулизации потока в пучке витых труб. [9]
Таким образом, при этом подходе основная проблема состоит в обрыве указанной цепочки уравнений с помощью тех или иных физических гипотез. Наиболее известным примером здесь может служить гипотеза Миллионщикова, согласно которой высшие четные моментные функции выражают через низшие по законам гауссовой статистики. Недостатком подобных подходов является то, что практически невозможно строго обосновать справедливость привлекаемых гипотез, а также что обрывание цепочек уравнений часто ведет к физически противоречивым результатам, например, к отрицательности энергетических спектров турбулентности для некоторых волновых чисел. Тем не менее такие приближенные подходы помогают лучше осмыслить физические механизмы формирования статистики сильно-нелинейных случайных полей и получить количественные выражения для их корреляционных функций и спектров. [10]