Cтраница 1
Свободные турбулентные течения играют большую роль во многих явлениях природы и в ряде технических устройств. Поэтому неудивительно, что их изучению было посвящено очень большое число теоретических и экспериментальных исследований. Эти исследования привели к ряду результатов, полезных для практических расчетов, но их вклад в наше понимание физической природы турбулентности пока невелик. [1]
Свободные турбулентные течения с электрически заряженной дисперсной фазой и ионной компонентой при учете конденсации, кинетических и электрофизических процессов. [2]
Свободными турбулентными течениями называются такие течения, на которые ограждающие их твердые поверхности не оказывают непосредственного влияния. [3]
Подчеркнем в заключение, что все свободные турбулентные течения имеют общую очень важную особенность: область пространства, занятая завихренным турбулентным течением, здесь в каждый момент времени имеет четкую, но очень неправильную по форме границу, промежуточно-асимптотически фрактальную ( строго говоря, представляющую собой не поверхность, а очень тонкую зону, так называемый суперслой Корсика), вне которой движение является потенциальным. Проникать же в область потенциального движения могут только крупномасштабные турбулентные пульсации скорости, затухающие на расстояниях порядка поперечных масштабов L ( x) области завихренного движения. Эти пульсации и создают нерегулярные искривления границы. [4]
Дальнейшие рассуждения для всех рассматриваемых типоа свободных турбулентных течений совершенно аналогичны тем, которые выше использовались в применении к случаю трехмерной струи. [5]
Аналогичные гипотезы об автомодельности могут быть сформулированы и для других конкретных типов свободных турбулентных течений. В таком случае для всех перечисленных течений следует ожидать, что при достаточно большом числе Рейнольдса профили средней скорости и напряжения трения на достаточно большом расстоянии х будут представимы в виде (6.116), где г - поперечная координата ( расстояние от оси Ох для трехмерных течений и от плоскости 2 0 для плоских течений), w - поперечная скорость. [6]
В работе [14] рассматриваются некоторые другие стесненные течения, особенности которых приближаются к особенностям свободных турбулентных течений. [7]
Данный параграф посвящен более строгому ( чем это было сделано в § 3.5) математическому исследованию уравнения для плотности вероятностей концентрации в свободных турбулентных течениях. Обсуждаются такие общие качественные свойства уравнения, как особые точки, существование автомодельного решения, постановка краевой задачи. Отмечаются имеющиеся аналогии со случаем статистически однородного поля концентрации, рассмотренного в § 3.4. Важную роль в проведенном анализе играют существенно нелокальные свойства уравнения. Показано, что условие разрешимости краевой задачи позволяет найти две неизвестные функции, входящие в замыкающие соотношения. В данном, а также в следующем параграфе ( в нем приведено численное решение сформулированной краевой задачи) преследуются две главные цели. Первая - дать обоснование приближенного метода исследования уравнения, описанного в § 3.5. Вторая цель - показать на примере уравнения для плотности вероятностей концентрации, что с развитием направления, предложенного в книге, могут быть связаны вполне определенные перспективы построения замкнутой теории турбулентности. По крайней мере в настоящее время удается уменьшить количество произвольных функций по сравнению с полуэмпирическими теориями для одноточечных моментов. Заметим, что проведенное исследование сопряжено с большим количеством достаточно громоздких выкладок, а также с использованием ряда неформальных качественных соображений. Материал этого параграфа рассчитан в первун. Колмогорова - Обухова, и те возможности, которые предоставляют такие уравнения ( или уравнения с похожими свойствами) в решении проблемы замыкания в теории турбулентности. Остальные читатели могут этот параграф пропустить и сразу перейти к § 3.7, в котором приведено численное решение автомодельной задачи и в краткой форме перечислены основные результаты исследования уравнения. [8]
Разумеется, результаты, относящиеся к свободным конвективным струям, не надо путать с аналогичными результатами, относящимися к вынужденной конвекции - переносу пассивной примеси ft ( которой может быть также и теплота) свободными турбулентными течениями динамического происхождения. [9]
Однако в природе и в технике часто встречаются также турбулентные течения совершенно другого рода, в которых непосредственное влияние каких-либо твердых стенок отсутствует и которые называются поэтому свободной турбулентностью. Важнейшими видами свободных турбулентных течений являются турбулентные следы за обтекаемыми жидкостью ( или движущимися сквозь жидкость) твердыми телами, турбулентные струи и зоны турбулентного перемешивания, возникающие на границе между течениями, имеющими разную скорость и не разделенными какими-либо твердыми стенками. [10]
Проведено много исследований характеристик переноса в факеле за начальным участком ламинарного течения. Дальняя область свободного турбулентного течения при естественной конвекции рассматривается в гл. Здесь же приводятся сведения о переходе к турбулентности в плоском факеле. В работе [38] исследовалось течение, достаточно интенсивное, чтобы наблюдать разрушение ламинарного режима. [11]
Проведено много исследований характеристик переноса в факеле за начальным участком ламинарного течения. Дальняя область свободного турбулентного течения при естественной конвекции рассматривается в гл. Здесь же приводятся сведения о переходе к турбулентности в плоском факеле. [12]
Отставание общей теории турбулентных течений приводит к тому, что при изучении турбулентных струй широкое распространение получили различные полуэмпирические методы. Одним из них является расчет свободных турбулентных течений путем замены дифференциальных уравнений пограничного слоя эквивалентными уравнениями типа теплопроводности. [13]
Первая модель соответствует статистически однородному полю концентрации в однородной турбулентности. Вторая - предназначена для описания свободных турбулентных течений. [14]
В теории Тейлора переноса завихренности, формально отвечающей равенству зт 0 5, было получено качественное согласие с опытом; расчетные профили температуры по этой схеме оказались более заполненными, однако степень совпадения расчета с опытом все еще оставалась неудовлетворительной. В частности, следует напомнить, что при эксперименте в свободных турбулентных течениях всегда наблюдается большая толщина эффективного теплового слоя, чем динамического, и более быстрое падение температуры по оси струи, чем скорости. Иными словами, турбулентная диффузия тепла ( вещества) протекает быстрее, чем количества движения. [15]