Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Богословская Г.П. Все лекции ТМО.ppt
Скачиваний:
67
Добавлен:
29.03.2021
Размер:
18.43 Mб
Скачать

Осборн Рейнольдс

Osborne Reynolds

(1842-1912)

151

Людвиг Прандтль Ludwig Prandtl (1875-1953)

152

Гидродинамический пограничный слой

Гидродинамический П.С. - область, в которой жидкость замедляется под действием сил вязкости.

Толщина Г.П.С. - расстояние от стенки, на котором скорость с точностью до 1% достигает значения вдали от стенки

fn(W , , ,x )

 

fn(Rex )

Re

 

 

W x W x

 

4,92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

x Rex

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

153

Гидродинамический пограничный слой

Ламинарный поток

Турбулентный поток

ламинарный П.С.

переходной П.С.

развитый

турбулентный П.С.

вязкий

подслой

безразмерное расстояние

154

Г.У. III рода

Тепловой пограничный слой

Тепловой или диффузионный П.С. - область вблизи стенки, на которую основная доля изменения температуры

f

t

 

 

( tw t )

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

y 0

 

 

 

 

 

Закон Фурье

Закон Ньютона

q_тепл

q_конв

 

 

 

Tw

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

Tw T

 

 

 

NuL

 

 

 

y

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число Нуссельта (Nusselt)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

y

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ernst Kraft Wilhelm Nusselt (1882-1957)

156

 

 

Оценка толщины пограничного слоя

 

 

dW

 

 

 

Касательное напряжение

(Закон Ньютона)

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

Оцениваем толщину П.С. из условия

Fин ~ Fm р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сила инерции единичного

Fин dW dx dW

 

W dW

 

 

объема жидкости в П.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

d dx

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

длина пластины L - порядок градиента скорости W/L

 

 

Fин

~

W 2

 

 

 

Сила трения, отнесенная к единице объема:

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fm р

d w

d 2W

~ W

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 dy

dy2

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,92

 

 

 

 

 

 

 

 

L W

L W

более точно

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

157

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена (законы сохранения)

 

Dt

2

 

 

 

 

(1) энергии

d

a t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2,3,4) количества движения

DW

 

1

 

d

g

 

gradP 2 W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5) массы div( W ) 0

(неразрывности)

(6) состояния F( P,V ,t ) 0

для газов

PV RT

Система из шести уравнений - шесть неизвестных

Wx ,Wy ,Wz , P,V ,t

158

Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена

Субстанциональная производная

D

 

Wx

 

Wy

 

Wz

 

 

(W grad )

 

 

 

x

 

y

 

z

 

 

условия однозначности :

геометрические (форма, размер);

физические (свойства);

временные (условия протекания процесса во времени);

граничные (скорости, температуры на границах и т.д.); I, II, III рода

Все уравнения должны решаться совместно

159

Осреднение скорости по сечению канала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Через кольцо радиуса r,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шириной dr протекает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

количество жидкости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W( r ) 2 r dr

Массовый расход

 

 

 

 

 

 

R2

R

G

 

W (r) 2 r dr

W

жидкости в трубе

 

 

 

 

 

 

 

R

 

Если const

 

 

 

 

2

0

 

 

 

 

 

 

W( r ) r dr

W

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

Вводим безразмерные координаты,

 

u d 12

 

r R

u W( r )

W

 

 

 

0

 

служит для проверки правильности измерений распределения скорости.

160