20. Турбулентные потоки. Осредненные скорости и напряжения. Пульсационные составляющие.
Структура
турбулентного потока. Отличительной
особенностью турбулентного движения
жидкости является хаотическое движение
частиц в потоке. Однако при этом часто
можно наблюдать и некоторую
закономерность в таком движении. С
помощью термогидрометра, прибора
позволяющего фиксировать изменение
скорости в точке замера, можно снять
кривую скорости. Если выбрать интервал
времени достаточной продолжительности,
то окажется, что колебания скорости
наблюдаются около некоторого уровня
и этот уровень сохраняется постоянным
при выборе различных интервалов
времени. Величина скорости в данной
точке в данный момент времени носит
название мгновенной скорости. График
изменения мгновенной скорости во
времени u(t) представлена
на рисунке. Если выбрать на кривой
скоростей некоторый интервал времени
и провести интегрирование кривой
скоростей, а затем найти среднюю величину,
то такая величина носит название
осреднённой скорости
Разница между мнгновенной и осреднённой скоростью называется скоростью пульсации и'.
Если величины осреднённых скоростей в различные интервалы времени будут оставаться постоянными, то такое турбулентное движение жидкости будет установившемся.
21. Двухслойная модель турбулентного потока.
Основной особенностью турбулентного режима движения является интенсивное перемешивание частиц жидкости. Поток жидкости в прямолинейной цилиндрической трубе круглого сечения. Процессы турбулентного перемешивания происходят по-разному. На твердой стенке (внутренняя поверхность трубы) скорости, и пульсационные, равны нулю. Вблизи твердой стенки находится тонкий слой, толщина его в. В этом слое преимущественное влияние имеют касательные напряжения, рассчитываемые по закону вязкого трения Ньютона. Рассматриваемый слой назван вязким подслоем потока. В пределах вязкого подслоя скорость линейно увеличивается от нуля на стенке до некоторого значения ив на границе слоя. Пульсации скорости, давления и касательного напряжения передаются и в вязкий подслой. Интенсивность пульсаций продольной скорости в нем может достигать 0,3. Остальная часть поперечного сечения трубы занята турбулентным ядром потока, где и происходят интенсивные пульсации скорости и перемешивание частиц
21.Двухслойная модель турбулентного потока.
Основной особенностью турбулентного режима движения является интенсивное перемешивание частиц жидкости. Имеется в виду перемешивание именно молей, а не молекул жидкости. Интенсивность процесса перемешивания растет с увеличением числа Рейнольдса.
Процессы турбулентного перемешивания происходят по-разному в различных частях поперечного сечения трубы.
На твердой стенке (внутренняя поверхность трубы) скорости, в том числе и пульсационные, равны нулю. Вблизи твердой стенке находится весьма тонкий слой, толщина его обозначена δв. В этом слое преимущественное влияние имеют касательные напряжения, рассчитываемые по закону вязкого трения Ньютона. Поэтому рассматриваемый слой назван вязким подслоем потока. В пределах вязкого подслоя скорость линейно увеличивается от нуля на стенке до некоторого значения uв на границе слоя. Пульсации скорости, давления и касательного напряжения передаются и в вязкий подслой