Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Энергетика -> Кошкин В.К. -> "Нестационарный теплообмен " -> 13

Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.

Кошкин В.К., Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Нестационарный теплообмен — М.: Машиностроение, 1973. — 328 c.
Скачать (прямая ссылка): nestacionarniyteploobmen1973 .djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 110 >> Следующая

На основании проведенного анализа можно ожидать, что при ускорении потока коэффициент гидравлических потерь будет несколько больше квазистационарного, так как Тw > Т^к.
В следующих параграфах подробнее показано, что в вязком потоке, в том числе и в турбулентном, вследствие изменения скорости течения возникает «вторичный» пограничный слой. Этот слой растет во времени от стенки в ядро потока. Та область потока, которой еще не достиг этот пограничный слой, ведет себя при нестационарном воздействии как идеальная жидкость. Следовательно, и с этой точки зрения при ускорении Tw > Тгск.
Теплоотдача в ускоренных потоках может как возрасти, так и уменьшиться. Если ускорение сравнительно невелико и гд, несмотря на уменьшение в ядре потока, все же много больше а, и теплообмен по-прежнему определяется узким пристеночным слоем, то теплообмен улучшится вследствие увеличения ед около стенки. Такое положение характерно для опытов по теплообмену, описанных в гл. 4, и вполне их объясняет. Если ускорение достаточно большое, то увеличение гд и падение теплового сопро-
42
тивления около стенки не смогут компенсировать значительный рост теплового сопротивления в ядре из-за значительного уменьшения гд.
Таким образом, следует ожидать, что с ростом ускорения потока теплоотдача сначала будет расти, а затем пройдя максимум, начнет падать по сравнению с квазистационарной. Это подтверждается опытами, описанными в гл. 4, и опытами в соплах.
Рис. 2.3. Качественное изменение профилей касательного напряжения Т, турбулентной вязкости ех и скорости wz для увкоренного (а) и замедленного (б) во времени течений в трубе (Гк, еТк, wZK—квазистационарные значения)
Измерения в соплах, выполненные М. В. Морковиным и Р. Грэхемом [111], показали увеличение турбулентности у стенки при сильном ее уменьшении в ядре потока. При замедлении турбулентность у стенки уменьшается, если отсутствуют обратные токи. Возникновение же обратных токов вполне возможно при замедлении потока. На их границе и даже на границе малых вихрей имеют место большие градиенты скорости------------- и ка-
дг
сательные напряжения —pw'w'. В этих областях происходит значительное порождение турбулентных пульсаций и, следовательно, увеличивается коэффициент гидравлического сопротивления, а при диффузии этих пульсаций к стенке может увеличиться теплоотдача.
При очень сильных ускорениях возможно появление сущест-
др др
венных трехмерных течении, так как —j— и могут заметно
отличаться от нуля. В этом случае может оказаться, что в ядре
--;-, dWi ^
потока члены типа рw.w.-------- будут положительны и достигнут
д х j
43
значительной величины. Тогда энергия турбулентных пульсаций Ет сможет обратно перейти в энергию осредненного течения, что обеспечит при определенных условиях ламинаризацию ядра потока или снижение турбулентности в нем ниже начальной.
§ 2.3. ЛАМИНАРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
Решение уравнения движения для нестационарного ламинарного течения жидкости в каналах не представляет принципиальных трудностей. Для круглой цилиндрической трубы вдали от входа оно решено для любых начальных условий и заданного закона изменения градиента давления во времени в 1882 г. И. С. Громека. Обзор подобных работ для плоской и круглой труб и решения при ступенчатом и периодическом изменении во времени градиента давления даны в книге Б. С. Петухова [60]. Значительное число работ посвящено теоретическому исследованию нестационарного пограничного слоя. Обзор работ, выполненных до 1959 г., представлен в работе Стевартсона [158]. В работе В. В. Струминского [69] изложена теория ламинарного нестационарного пограничного слоя на профилях произвольной формы и на телах вращения. В работе Янга и Оу (169] с использованием вычислительных машин найдены выражения для профилей скорости и касательного напряжения на стенке во входных участках круглой и плоской труб при произвольном законе изменения скорости на входе.
Анализ упомянутых и более поздних работ указывает на определенное сходство между изменением профиля скорости в канале на участке стабилизации [60, 68] в стационарном течении и во времени в ускоренном течении. И в том, и в другом случаях профиль скорости оказывается более заполненным, чем соответственно стабилизированный и квазистационарный. На входном участке трубы перестройка профиля скорости происходит вследствие нарастания пограничного слоя. Рост толщины этого слоя происходит с определенной, пропорциональной v скоростью. Поэтому место «смыкания» пограничных слоев, возникших на разных стенках, и длина участка гидродинамической стабилизации при заданном v и размерах канала только зависят от средней скорости течения жидкости в нем.
Из точного аналитического решения [69] для случая обтекания потоком бесконечной пластины, когда скорость потока изменяется скачком от 0 до w0, следует, что в любой момент времени то > 0 имеются два участка: 1) 0 ^ г ^ г0, где толщина пограничного слоя б = 5,92 1/ — точно совпадает со стационарным
У Шо ___
значением для скорости Wq; 2) Zo ^ г < оо, где б = 3,65 ]/" vto и не зависит от г. В этой области толщина пограничного слоя растет с одинаковой для всех 2 скоростью, пока не достигнет ста-
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 110 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed