Некоторые характеристики турбулентного потока
Турбулентный поток широко используется в промышленной практике, позволяет интенсивно реализовать химико-технологические процессы. Однако, строго теоретически для этого режима не удается получить распределение скоростей по сечению трубопровода из-за сложного характера течения жидкости при турбулентном режиме, поэтому средняя скорость находится по эмпирическим формулам и графикам, как функция критерия Рейнольдса w=f(Re).
Кроме средней скорости вводится скорости ции.
где w - действительная или истинная скорость ∆w - мгновенная пульсационная скорость
Понятие осредненной скорости ввели для того, чтобы турбулентный поток привести к стационарному, установившемуся (квазистационарному).
Интенсивность турбулентности - отношение пульсационной составляющей к осредненной скорости. Интенсивность турбулентности является мерой пульсации скорости в данной точке, изменяющейся в пределах 0,01<I<1
где |
– среднее квадратичное значение пульсационной скор |
Масштаб турбулентности зависит от интенсивности вихреобразования (от масштаба вихря) и критерия
Рейнольдса.
Изотропная турбулентность – режим, при котором величины средних пульсаций скорости одинаковы по всем направлениям
Турбулентная вязкость зависит от скорости жидкости и других параметров, обуславливающих
степень турбулентности (расстояния от стенки трубы и т.д.)
Гидродинамическая структура турбулентного потока
В каждой точке турбулентного потока истинная скорость не постоянна во времени из-за хаотичности движения частиц. Её значения испытывают флуктуации, пульсации. Интенсивное перемешивание, пульсация, скорость за счет интенсивного перемешивания постоянна, усредненная скорость выравнивается.
|
Ядро потока – область, в |
|
|
которой происходит |
|
ядро |
интенсивное |
|
перемешивание и |
||
потока |
||
выравнивание |
||
|
осредненных скоростей |
x
Зоны:
- толщина пограничного слоя, плавное изменение
скорости вблизи стенки;
- толщина переходной зоны. переход от высокой
турбулентности к ламинарному режиму возле стенки
– толщина ламинарного пограничного подслоя, градиент скорости здесь резко возрастает. Толщина этого слоя оказывает сильное влияние на технологические параметры процесса, так как процессы, проходящие в этом подслое, как правило, являются лимитирующей стадией
(сопротивление переносу массы, энергии).
cильно влияет на гидродинамическое сопротивление интенсивность массопереноса интенсивность теплопереноса
Турбулентное движение жидкости всегда сопровождается ламинарным у твердой границы потока, т.е. у стенки трубы, но четких границ не существует с точки зрения физики.
