36.Особенности формирования динамического пограничного слоя во внутренней задаче

Формирование динамического п.с. в круглой трубе: во входном сечении трубы профиль скоростей равномерный (в этом сечении скорость везде одинакова и равна среднерасходной скорости w_0). Чем дальше отстоит сечение потока от входного, тем глубже в поток проникает тормозящее действие стенки и тем большей становится толщина динамического пограничного слоя . Скорость w_0,1 > w₀, так как расход жидкости или газа через трубу неизменен в любом сечении. На расстоянии от входа, равном , пограничный слой смыкается на оси трубы (толщина становится равной ее радиусу  = d/2). Дальнейшее увеличение  невозможно. На расстоянии сформировался стабилизированный профиль скорости в потоке, который не изменяется в более удаленных от входа в трубу сечениях.

Во внутренней задаче есть предел увеличению толщины динамического п.с.  – он равен радиусу трубы. Вследствие этого имеет место явление гидродинамической стабилизации течения.

Детальная картина течения в канале зависит от величины критерия Рейнольдса, определяемого по формуле

в которой d_Э – эквивалентный диаметр поперечного сечения канала, вычисляемый как

(2.34)

где f и P – площадь поперечного сечения канала и его смоченный периметр.

Для технически гладких труб при Re < 2320 имеет место ламинарное течение в трубе, а при Re > 10⁴ – турбулентный режим. В диапазоне 2320 < Re < 10⁴ режим течения является переходным, в котором чередуются указанные выше ламинарное и турбулентное течения.

37.Особенности формирования теплового пограничного слоя во внешней задаче

Обтекание пластины с одинаковой температурой поверхности T_W потоком жидкости (газа) с температурой в каждой точке сечения у передней кромки: По мере продвижения потока от передней кромки вглубь него проникает «холодящее» действие стенки, так как T_W < , и тем большей становится толщина теплового пограничного слоя _Т. Под величиной _T понимается такое расстояние по нормали к точке на обтекаемой поверхности, на котором температура мало отличается от температуры невозмущенной в тепловом отношении части течения.

Во внешней задаче нет принципиальных ограничений на величину _Т: она может стать любой.

38.Особенности формирования теплового пограничного слоя во внутренней задаче

Формирование теплового п.с. в круглой трубе: во входном сечении трубы профиль температуры в потоке равномерный, а температура поверхности трубы T_W везде одинакова . По мере удаления потока от входного сечения толщина теплового п.с. _T становится все большей, и в сечении, отстоящем на расстоянии , она максимальна и равна радиусу трубы _T = d/2. В этом сечении тепловой п.с. сомкнулся на оси трубы и дальнейшее увеличение _T становится невозможным. Однако профиль температуры в потоке будет изменяться вниз по течению, так как процесс теплообмена продолжается, и температура в каждой точке потока будет стремиться к температуре поверхности T_W. Перестройка профиля температуры в потоке при этом будет такой, что при L/d >  число Нуссельта остается неизменным.

Во внутренней задаче есть предел увеличению толщины теплового пограничного слоя – он совпадает с радиусом трубы. Вследствие этого имеет место явление тепловой стабилизации ( начиная с определенного сечения потока, число Нуссельта остается неизменным).