Патанкар С.В., Сполдинг Д.Б. - Тепло- и массообмен в пограничных слоях (1062125), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В этом случае разница в результатах должна быть невелика. Д,З. СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТА С ДАННЫМИ ОПЫТОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХСЯ ПОСТОЯННЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ СРЕДЫ Большинство опубликованных экспериментальных данных получено в условиях, когда плотность жидкости, вязкость и т. д. почти постоянны. Сначала будет проведено сравнение наших расчетов с такими данными при различных градиентах давления и различных типах температурных граничных условий. В каждом случае результаты будут представлены в форме зависимости числа Стантона от расстояния вниз по течению.
5.3-!. Случай заданной постоянной температуры стенки Сравнен'ге наших предсказаний с данцыил Рейпольдса, Кейса и 1, ц пка 1Л. 881 для плоской пластины было уже проведено на рис. 5."-3. 11а рис. 5.3-1 п1«сдс1авленз пссколькгг -лучасв теплообисна плоскоп пластины с непостоянной температурой стенки. Согласование расчета сопыгом, как в зтои можно убедиться, вполне удовлетворительное. Отметим. что рнс. 5.3-1 включает также случаи ступенчатого изменения температуры стенки, но и в этих случаях согласование расчета с опытом хорошее, несмотря на замечания, сделанные в конце 16 3.3. го'ас го'ае г 6 5 б о г г 5 Ы а, а> гг,оы о> гб«56 о о г го а ГО Сл 65 граве о о о 'л геб 65 «О Дб 45 !О 56 г г а 5 л б ео Рисунки 5.3-2 и 5.3-3 относятся к теплообмену с положцаельным и очрпцатсльныи продольны оп градиентагии давления.
Совпадение расчета с опытом и в этих случаях вполне удовлетворительное. Однако имеют место систематические отклонения расчетной кривой от опытных точек. Зав1«пценныс числа Стантона получаются в случае течения с отрппательт, Рис. 5.3Л, Срявпыпгс вычисле гяыл и опытпы, ве..и гпп .псла Сгаптоия для плгескггп пластины с аядаипой тегп срл.*~ реги стенки. С,г в ые лилии-.расс г аигоро; то«- в. лагерь«три ые лег*лыс: а — !Л В01 'л вв, ь гл г«11, оаы г пределе гие, лаииьы Мгрое си и К.яса; р' сп ииие вдоль плаыоиы о сап«и «греь 5 а 5 б в~ Рис. 53ЛЕ Срявиеипе расчета с оььпоы.
отрипатегп,ьыя продольвыи гр,гдиеит давлегия. ладаииое ств поп ытоо распределеипе теипе- ратурьг ствы«и гочьчг — альпы геыго Мог егги и Кеа а рл 631 и .опыт Ь«о.-г гыт оц ным продольным градионтом давления и заниженные — в случае положительного градиента давления. Рисунок 5.оь4 от!!осится к течениям, где имеются области сильного отрицательного градиента давления. В этих зонах экспериментальные значения числа Стантопа располагаются заметно ниже расчетных.
Это можно приписать так называемой «ламинаризации» слоя — явлению, которос изучалось Лондером гЛ. 541, Моретти н Кейсом 3Л. б31 и др. гиаав граве 2 г г с ау г 2 4 Х а! го'вв О го'ас и 2 2 4 о 6'! ПРИЧНПЫ ЗаВЫПгс:Пгп Раег!ЕтпЫХ КОЭффнпнеитОВ гЕПЛОПЕРСПОСа НЕ- понятны, поскольку принятая нами гппотсза об эффективной вязкости не у пгтывает влнян! я лахьппарпой вязкости везде, за исключением узкой области куэттовского течения.
гО Яс Яб 08 УО гг еч О) 40 8! О! 10 аь О 05 У,О 45 ЯО ,02 2 05 08 40 42 г г0 52 О) 2 аи ав у,о уг ьл3 УО 6) Рис. 5.3-3. Сравнение расчета с опытом; положотелыгын пролольньш градиент давления, сту пенчвтое распределение температуры стенки. х — расстояние аигль ила ".иаы в футзч. Г.иггошные линии - расчет; аторов, точки азйгн.и рытов сторе гн н Кейса рЛ. БЗЬ ив альпы ЗБ. б — опыт 24. Рис.
5.,3-5. Срнппепне расчета с опытпьып! даннымн для плоской алястпны с рааличпыыи ааконами распределения теплового потока стенки. Сплошные линии — расчет антороа. точки — литературные Лаиные, о — огшоролгый гсилоггой ~отак !Л. 90); б — нзыеияшшийся есиповой ноток !Л 40!, х — расс~синие от аффективного начали и грашшно,о ело в футах, и — олгшролный гсчлг вой иоты гЛ 92! тз Рпс. 5.3-4. Сравнение расчета с опытом свл! ный отрицательпып продольный градиент давления х — расстояние вдоль пластины в футах; ступенчатое распределение температй ры стенки. то кн — лзнгыс Мор гг: и Кейса !Л ба! л опыт 42, б — о.
ыт !О. Рис 5.,3-6 Сравнение расчета с аксперименталы ыыя данны|и! отрнпательпып продольный градиент 'шптения, ступенчатое распределение теплового потока. Силошиыс линии — р, сч 'г аагсро -«:г. и — литсратурныа ланвые; о — Ы рс глучай !! з .- растояние ~ зффсьг г", гачара о гр,гг сччогг слоя н футах; б — [Л ЬБ' .г — расстоя". с *гнз сг жели а футах: и †и! лгчзй !! ч — го жг чт: и о 5.3-2. Случай заданного теплового потока стенки .[другим общим типом граничных условий является задаю[с локального тепе[оного потока стенки. Метод решения таком задачи ьжс.' б[ыл разработан в разд, 2.6-1. Обсудим некоторые его приложс[шя.
На рис. 5.3-5 привсдено сочоставлеиие расчета с опытом г0 аь з для плоской пластины. Рисунок о о 53-6 отпос[пся к течению с ог- 3 рппательпым градиентом давлео ния, тогда как на рнс. 5.3-7 предо л ставлены данные как для поло- д0 00 г0 та [,4 жительного, так и для отрнца- а[ тельного продольных градиентов !0!за о давления, иногда достаточно О 3 сильных, чтооы вызывать так называемую «ламинаризапию». При 3 о отсутствии этого эффекта согласование нашего расчета с экспе- 00 00 г,0 рпментальными данных[и впо.тне,дз Ф сзовлетворительно. гг |4 0нт т0 !»г д! г0 аф Рж 33-7 Сравнегше расчета с якспери.
ис:ппльныип данньшн; спл»ный отрицатеп пып и полои.отельный градиенты дав.!сипя, с![ ненпптое распределение температ| ры степки. «пь ыс х оп» - рас с. аьгоров гонки лн . р.«ояггис ог яфф*,г,впого ~агапа пограт и в о. я — [Л 4[ х — алина нагрсяа в фу. гам г — ГЛ а![:с — расстоя»ис н»на от пал ~ г[» и» ' [Л ря', расгтсянис от порея.
ьья г Р' сгкп в фягая ! 0 г,0 г> ,0 лат ОХ то тм д) а4. СРАВНЕНИЕ С ДАННЪ|МИ ДЛЯ СЖИМАЕМОГО ТЕЧЕНИЯ ВДОЛЪ ПЛОСКОИ ПЛАСТИНЫ Рассмотрим теперь сжимаемый турбуле:[тный пограничный слои на плоской пластнпс. 1|екоторые вычислении для этого случая у.кс были представлены в разд. 3.2-3, где детально разобран вопрос об изменениях свойств жидкости. Сравним результаты наших вычислений с пекогорыми экспериментальными данными. 5А-1. Гидродинамическое сопротивление плоской пластины Рис) пок 5.4-! иллюстрирует влияние числа Маха и тет[псратурного фаКтОРП [ОтНОШСНПС [гМПЕРатУРЫ Стени;[ К тСМНСРатУРС ОСПОВНОГО ПО- [стка) на коэффнцпенг поверхностного трения, На графике пред тавлепа зависимость от и[ела м отношения действительного коэффшг[спта поверхностного треш[я к его значеншо прп постоянных свойствах среды п одинаковых величинах числа Рейнольдса Агх Пунктирной крпвоп показана коррсляпия Сполдннга и Чи [Л.
1131, полученная путст[ оообщеппн большого количества эксперил|ентальных данных. 71алсс на рпс. 5.4-- г г.'7 тч паши расчеты сравниваются с некоторыми зксперпментальнымп величи~ями козффициента поверхностного трения, заимствованными нз книги Плпхтинга [Л. 94]. Как видно из обоих рисунков, согласование наших пред:казаний с зксперимснтальными результатами вполне удовлетворительное. Лишь для малых величин Та1Тг; расчет дает завышенные значения с,.
~г ~с 7,0 00 04 дз 0 г 4 е 0 70 0 2 4 0 0 70 г Числа Мала Чнслп лгала Возмонтпо, зто обусловлено тем обстоятельством, что в расчете использовалась вязкость у стенки, тогда как в действительности средняя по ламинарному подслою вязкость заметно выше. 5.4-2. Число Стантона для плоской пластины В гл. 3 наши расчстпыс числа Стантона сопоставлены с коррелянией Чп и Сполдинга 1Л. 131.
Согласование получилось достаточно хорошим. На рпс. 5.4-3 наш ~ расчеты сравниваются с зксперимептальнымп дан- 70 ЗЕ 703ЗЕ г,г г,г йг /Огас а) г,г г,г г,й г) Рнс. бМ-З. Сравнение расчетных данных и опытных величин числа Стантона для больших значений температурного фактора. свяошвые линии — расчет авторов; точки — ленные чн — споддавга 1Л 131; авачения т )та г в — !В; б — 20; а — 22; а — 27 Рис. 5.4-1. Сопротивление трения плоской пластины н турбулентном сжимаемом потоке. с, в — коаффкпяевг сопротивления трскся доя тсаоввя сосгояннна фввкческвк свойств срс.ь~ — расчет авторов; — — -- — корр"я ння с1н-Споядв га Рис.
б.л-о, Влияние числа Маха на сопрогивление трения адиабатнческой сгенкн плоской пластины. Сравнение с опытом. Сглошкые с: вво — ра чег: сора:. шчк: — а н: Ш,гктеоа Ст рн ными Чп п Спог5дг5нга для малых чисел Маха и разных величин темпе- ратурного характера. Снова убеждаемся В хорошем согласовании наше. го расчета с экспери55ентальныхп! Результатами. ВВ. ГИДРОДИНАМИКА ПРИСТЕННОЙ СТРУИ В этой главе сформулирована н рассмотрена совокупность гипотез, ьолсржащих свободные константы, выбор которых согласован с хорошо Нэглоктц!.!Хтн ЭКСПЕРПМСПтаЛЫ!ЫМИ ЛаПНЫМН.
За!Са! Этп жс ГИПОТЕЗЫ И ко.'!сгапты попользуются лля пру!их отличных от первоначальных физических с!пуацпй. Хотя и!и далеко не почерпал ! все доступные данные и:отя значения констант мы пс счл!Вем Выбранными иапл)чшпм образом, все жс пмеютгя огповапия пгл!ага гь няш выбор (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
