Глава XV. Теплообмен на шероховатой поверхности и в отрывных зонах (1013644), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

При этом при приближении к телу значительная часть молей спектра турбулентных пульсаций уменьшается до диссипативного размера и диссипирует, не достигнув границы пограничного слоя. Б этоъч случае на границе пограничного слоя будут пульсации, масштаб которых соизмерим с толщиной пограничного слоя, но с относительно небольшой суммарной энергией. Пульсации внешнего потока проникнут в пограничный слой и увеличат его переносные свойства пропорционально своей энергии.

При уменьшении размера тела уменьшается диссипация турбулентной энергии вдали от модели, и на границе пограничного слоя возрастает энергия турбулентных пульсаций, масштаб которых будет еще соизмерим с толщиной пограничного слоя. Это приводит к еще ббльшему росту турбулентной вязкости и теплопроводности, т.

е. к увеличению переносных свойств пограничного слоя. При дальнейшем уменьшении размера тела продолжает уменьшаться деформация спектра турбулентных пульсаций, и границы пограничного слоя будут достигать все больше масштаоов турбулентности, размер которых существенно превосходит тол1цнпу пограничного слоя. Йачиная с некоторого размера модели, возрастание масштабов турбулентности приведет к тому, что суммарная энергия масштабов, соизмеримых с толщиной пограничного слоя, начнет уменьшаться.

Таким образом, при данных параметрах турбулент1юсти внешнего потока его воздействие на переносные свойства пограничного слоя будет максимальным при некотором разъзере тела Прн 1 > 1ир большая доля турбулентной энергии диссипирует до достижения границы пограничного слоя, а при 1 ( 1ир на границе пограничного слоя будет много масштабов турбулентности, превосходя1цих размер пограничного слоя. Результаты экспериментальной проверки изложенной физической модели воздействня параметров турбулентности внешнего потока на теплообмен при градиентном течении в окрестности критической точки затупленного тела приведены на рис.

15.28. Рис. 15.28. Влияиие параметрои турДанные получены при сравни- оуччентиости потока иа условия тепло- тельно небольшой интенсивности обмена и окРестности критической точки ториев и сфер при значениях турбуЛЕитНОСтн Е =2,7 хо. Сунс- е = 2,7, Ь = 1,9 мм, и = 21 м1с; личением е влияние турбулент- сз — рим; о — ефе~ 395 ности возрастает. Исследование теплообмена в окрестности критической точки проведено на дисках разного диаметра, устанавливаемых в один и тот же внешний поток.

По оси ординат отложено отношение критерия Нуссельта, подсчитанного по экспериментальным данным, к критерию Нуссельта, определенному по теории ламинарного пограничного слоя. По оси абсцисс приведены значения диаметров дисков, на которых проводилось экспериментальное исследование. На рнс. 15.28 приведены также результаты исследования теплообмена в критической точке сферических моделей. Результаты исследования указывают на необходимость учета влияния на теплообмен турбулентности потока, так как при определенных условиях действительные тепловые потоки в критической точке тел могут в несколько раз превосходить тепловые потоки, рассчитанные по теории ламинарного пограничного слоя, Отметим, что существуют полуэмпирические теории расчета теплообмеиа, учитывающие влияние турбулентности потока.

Прн этом наряду с традиционными уравнениями неразрывности, движения и энергии приходится рассматривать уравнения, учитывающие порождение, диссипацию и диффузию турбулентной энергии внешнего потока. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Как рассчитать коивективиый тепловой поток при обтекании газом шероховатой пластины? 2. Как за счет шероховатости получить максимальное увеличение теплового нотока при минимальном возрастании сопротивления? 3.

Как и почему параметр з/й влияег на теплообмен? 4. Как определить тепловой поток на линии растекания на вертикальной поверхности тела в двухмерной отрывной зоне, образующейся перед уступом? 5. Как рассчитать тепловой поток на линии растекания на вертикальной поверхности тела в трехмерной отрывной зоне, образующейся перед уступом? 6. Как рассчитать тепловой поток иа горизонтальной поверхности тела в двухмерной отрывной зоне, образующейся за уступом? 7. При каких условиях и почему влияние турбулентности внешнего потока иа теплообмен в окрестности крятической точки имеет максимальное значение? .

Характеристики

Список файлов книги