Основы теории теплообмена Кутателадзе С.С. (1013620), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Ькр г г В б 4 х г 0,4 0,2 В б 2 Х4 б В1 Я Х4 б 0104«У О О,В 04 О,б О,В Ь Ьк! ркс. 13.!О. Сопоставление расчетов по формулам (13,8.17) и (13.8.19) пРи опРеделении Ь,р по фоР- мулам (13.8.16) и (13.8.18) с расчетами по формуле (13.8.23) Рис. 13.11. Влияние теплообмена и неоднородности вдуваемого газа на критический параметр проницаемости Формулой (13.11.3) можно пользоваться и для расчетов неизотермических течений, определяя величину Ькр, !.=о! о по формулам (13.8.16), (!3.8.!8) н полагая Ла, кр! 4« = Ло, кр (21(Ф зр+ 1)) . (13.1 1.4) 195 На рис. 13.14 кроме карты режимов течения в турбулентном пограничном слое со вдувом при продольном градиенте давления приведены вспомогательные рисунки, дающие представление о типичном изменении различных характеристик пристенного потока. Кривая А на рис.
13.14 указывает границу наступления оттеснения пограничного слоя (критических параметров вдува) при изотермическом течении и однородном вдуве. С ростом днффузорности параметр Ькр уменьшается. На рис. 13,15 показано соответствие зависимости (13.11.3) с опытами Б. П. Миронова и П. П.
Луговского, проведенными индикаторным методом для Ло ) О. При наличии неизотермичности, сжимаемости, неоднородности вдува кривая А смещается вверх или вниз в соответствии с формулами (13.8.16), (13.8.18), (13.11.3), (13.11.4), что изображено на рис. 13.14, а. С ростом конфузориосп Ь„р увеличивается. Для значений Л, ( Л, пр и параметров вдува Ь ~ Ь„р (Л,), соответству(о щих области, лежащей ниже кРивой А, имеем су > О, Я ) О, Рот(1681! в соответствии с формулами (13.8.22), (13.11.2). С ростом вдува в этой обласп) Рис.
13.12. Сопоставление расчетов по формуле (13.8.23) при Ь,р для Реев=1 !Ое с опытами Миклея и Палласа и Окуно: ° — опыты Маклея в обработке Лпдопа; Ь вЂ” опыты Палласа и Окуно; о — опыты хаккера; Π— опыты и. д. романенко н В.н. харченко существенно возрастают продольные и поперечные пульсации скорости, одна ко возвратно-вихревых течений не наблюдается. Профили скорости становятся менее заполненными. При этом в зоне оттеснения (на границе А) профили ско.
рости в условиях различных комбинаций вдува и продольного градиента дав. йб Рис. 13,13. Сопоставление теоретического расчета с опытными данными Паппаса и Оку. но (а) и П. А. Романенко и В. Н. Харченко (б) при адуве инородных газов: ° — гелей — воздух (м=о,з; 0,7; го=0,1зз)1 о — воздух-воздух; ю — фреоп-!2 — воздух; х -ге. лвй — воздУх; Π— воздух — воздух; Ь вЂ” фреоа-12 — воздух; — — расчет по формуле (13.8.22) пра опРеДелеппп ап Длп Не"=1О'.
пг=п,тб ления становятся практически одинаковыми, за исключением зоны, близкой к критическому значению Л,. Формпараметр для отрывного профиля при отсутствии вдува и для профиля в зоне оттеснения при отсутствии градиента дав. пения имеет довольно близкие значения (соответственно 1,86 и 1,57). При переходе через границу А в область сверхкритических вдувов (Ь ) Ь„р) возникают особенности в пристенном течении, которые удобно проследить при изменении значений параметра Л, в сторону его уменьшения от критического значения.
При Л„= Л, „р и Ь = О вблизи стенки возникают возвратно-вихре. вые течения, которые непосредственно омывают стенку (см. рис. 13.14, м). 196 «Ь" ! сэ ! о о С~ о о Е~ с~ ц, с~» с,Е ' Ъ О~ Оэ о Е д М О. Й с:, с~ ~ф ъ~ й сЪ С» $ ~С у 9 е о ч $ й 2 о ы о О.
И о с~ Я» ъ, ~ О. ф Одной из характеристик наступления отрызз пограничного слоя при Л, = Л, „р являетсг равенство нулю осредненного во времени локаль. ного коэффициента трения. Наличие вихрей сзз. детельствует о возникновении следующей стз. дии развития пристенного течения в условнтп диффузорности, когда воздействие потока иа по. верхность за счет трения направлено в противо. положную сторону по сравнению со скоростью на внешней границе пограничного слоя («отрк. цательное» значение ст). для режимов при О < Л,< Л, кр и Ь> > Ь„р (Ле), располагающихся над кривой А, также является характерным возникновение возвратно-вихревых течений, которые свиде. тельствуют о переходе величины сг через нуль вое значение (см. рис, 13.14, к, л).
На графике рис. 13.14, л (и подробнее на рис. 13.16) кривые 1, 2, 3 соответственно означают долю врь мени Гиз общего времени наблюдения, в течение которого на относительной ординате регистра. щее и поступательное течения. Граница А, опре. кновению вихревых течений, выражена довольно вихри еще не наблюдаются, при Ь == 1,1Ькр (Л,) Вследствие вдува эти вихри находятся на некотором расстоянии от стенки, непа. средственно над которой возни. кает слой оттеснения.
Гидродинамические особенности этого слоя оттеснения удоб. нее проследить при режимах с Л, = О. При увеличении вдува, Ь„ ровались возвратное, восходя деляемая в опытах по возни резко: при Ь = 0,75Ь„р (Л,) вихри уже хорошо развиты. 0 О1 и„мlс О П,П Пг40,0ДО 1 О СДП«4 П,ПДВГ Рис. 13.16. Распределение вероятности направле- ния течения вблизи стенки для разных значений Ь и й à — возвратные потоки; 2 — потоки по нормали к стенке; 3 — а направлении главного течения 198 о !и па оп ле Рис. 13.! б. Изменение критического параметра вдуаа при положительном градиенте давления — зависимость (13.1!.13) (М) — опыты проведены индикаторным методом) Рис.
13.17. Гистограмма распределения мгновенных значений продольной скорости н пристенной области пограничного слоя ьак уже отмечалось, существенно возрастает максимум пульсаций скорости в пристенной зоне и существенно уменьшается значение средней скорости и. 6сведствие этого непосредственно в окрестности стенки могут возникать отридательные значения мгновенной скорости и =- и + и'. При параметре вдува Ь ж 17 на относительном расстоянии от стенки $ = = 0,003 гистограмма мгновенных скоростей становится симметричной относительно положительных и отрицательных значений скорости (см.
рис. 13.14, д, и У, + о 13.17). Таким образом, осреднение мгновенных значений скорости и ее произ- Ое + о ° водной по времени или по ансамблю дает о о О,Х среднюю величину и =- 0 и сг — — - О. От- ' Л об ° О О + Е иечавшиеся при )со) 0 возвратно-вихре- + о вые течения вырождаются при Ль = О в возвратно-поступательные.
Об этом свидетельствуют также данные рис. 13.!4,в, ' + 0,1 обозначения для которого приняты те: + же, что и гля Рис. 13.!4, л, и 13.16. Ол Он ос ООО. 002 ооа 1'вк«е те~с~ни на поРистой повеРхностн (Г~ 1-) (~.~ Г ) и нх трансформация при изменении Ха регистрировались в опытах Б. П. Ми- Рис.!316 Профили температуры вблизи Основа и П. П. Луговского с помощью стенки: схорос1ной киносъемки (см ° рис 13. 14 с а =~ а е ' ( =о.' р ь= зт'~ ' 1 =з д 'го-з.' л-ь=зо,в, г=о; в-в=~в,т, 1=в,т.
~о-ес х, м), методом стробоскопической ви- и — ь:~~;в, 'г=о' зуализации (см. рис. 13.14, д) и в опытах Б. П. Миронова и А. А. Зеленгура с помощью четырехнитевого датчика направления потока с центральной обогреваемой нитью, схема расположения которого показана в верхней части рис. !3.16. Этот датчик состоял из ивгреваемой нити и трех расположенных около нее (О, 90 и 180') термометров сопротивления (см.
рис. 13.16). 61 я Р 0,0 О,б 0,2 О 1 г Ь б 4 б 10 10 Ь, Рис. 13.19. Теплоотдана на проницаемой поверхности (Ь, при 1= (2,6 —: —;3) 1О-а); с-1=0; О-(=2,6 1е-а; ° — 1=3 !о 1идродинамические особенности слоя оттеснения проявляются также через изменения коэффициента перемежаемости и спектра пульсаций скорости, полученных в опытах Б. П. Миронова, А.
И. Алимпиева и В. Н. Мамонова. Коэффициент перемежаемости у, характеризующий границу турбулентного пограничного слоя, при Ь ) Ь„р меняется от нуля на внешней границе до единицы внутри пограничного слоя и снова до нуля вблизи стенки (см. рис. 13.14, г), Это оз- 199 начает, что пограничный слой «всплывает» над слоем оттеснения. Спектры пуль. сации вектора скорости по частотам указывают на то, что в слое оттеснения уста навливается такое течение, которое сохраняет особенности спектра вдуваемой среды при Ь «-оо (см.
рис. 13.14, б, спектр 1). Эта особенность проявляетси, например, в том, что внесенные при каких-либо частотах возмущения в спектр пульсации при Ь вЂ” со остаются неизменными в некоторой пристенной области, когда Ь ) Ь„р. Кроме того, спектр около стенки 1 отличается от спектра в ядре пограничного слоя 2 (см. рис. 13.14, б). Индикаторные измерения концентрации вдуваемой среды на стенке подтвер. ждают, что в слое оттеснения р„- 100оур. Исследования температурных полей вблизи стенки, проведенные в опытах Б. П.
Миронова и А. А. Зеленгура, дав! нулевые значения градиента температуры в пределах возможной точности зтит измерений (см. рис. 13.14, е, з, и 13.18). Переход через границу А в область Ь) Ь„р (Ло) приводит к существенным изменениям теплоотдачи от вдувв вследствие возникновения специфических вихревых течений (рис. 13.14, лг, и 13.19). До достижения значения Ь = Ь„р (До) относительная функция тепло- обмена Ч" в зависимости от параметра вдува Ьг для г(рггйх = 0 и г(ргг(х ) 6 остается одной и той же. При Ь ) Ьв наблюдается более интенсивное снижение теплоотдачи с ростом вдува.
При этом вследствие сильных пульсаций скорости вблизи стенки тепловое оттеснение наступает позже динамического. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Берман Л. Д. Испарительное охлзжденне цнркуляцнонной воды. М.— Л., Госзнерг»- издат, 1957. 2. Волчков Э. П., Кутвтелвдзе С. С., Леонтьев А. И. Взаимодействие звтопленх«1 турбулентной струи с твердой стенкой.— «Журн. прнкл. мех. н техн. фнзлч !966, №2, с. 50. 3. Иевлев В. М. Турбулентное движение высокотемпературных сплошных сред. И» «Наука», 1975.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
