Файл: Гинзбург И.П. Пограничный слой смеси газов учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.06.2024
Просмотров: 215
Скачиваний: 0
Применим их к остальным уравнениям пограничного слон - к
уравнениям энергии (2 .1 4 ) и диффузии ( 2 .1 5 ) . I.lti видим в левых ча с тях э ти х уравнений операторы:
PvxJi+PvУ~ду’
Запишем отдельные операторы:
д |
г’ |
О |
dS . |
Р у* dt |
~ Р ие' |
dS |
' dx ’ |
п/ |
д - |
{ Г °LN г ггту — 1 |
Рв- и-?Г° |
Р |
А - - |
|
|
||||
Р Ь ду " |
r j L d x J 1-N d x l |
|
N |
р е |
|
|
|
||||
|
!/' |
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z ~Ра<* 7Г^ i y |
~PUe |
d j - |
|
|
|
|
|
||||
|
n A 1 ( J L A _ + P L L A . |
|
|
|
|
|
|||||
- -pue dx |
If S91 |
OS d? * / > |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
пг д |
f |
д |
p,dl |
d |
' |
|
|
|
|
|
|
'dS |
2S d'l |
4 |
dS |
01 |
у |
|
Вычислим также оператор |
вида |
|
|
|
|
|
|
||||
|
д \ |
Ре ие то |
а |
M Q |
Peue ro |
P |
d |
|
|||
Оу $ ду / |
N |
|
|
N |
|
pe 01 |
|
||||
~ / РереАоР. .PL... ц |
|
(сQ■- Д - ) • |
|
|
|
|
|||||
|
"/!/'“/ ре Р е (Г! |
|
d'l / |
|
|
|
|
||||
|
Подставляя-полученные |
операторы |
.з уравнение энергии (2 .1 4 ) |
||||||||
и дгаМувии ( 2 .1 5 ) , |
после |
приведения |
подобных |
членов |
и некото |
||||||
рых |
сокращений полу -.им вырдаения: |
|
|
|
|
|
|
Ш |
к |
' ^ |
t f i l |
|
|
Л |
( , л ' ° |
|||
Гг % г , д? d_h _ L I k - ± J L [ L - M q + |
|
||||
* dS * dS д }1 2$ д ‘1 2S d lL S n n d \ J |
|
|
|||
COi |
|
|
|
|
(^•15) |
Pe>4rffie |
' |
|
|
искать |
в следую- |
Автомодельный |
решение для этих |
i ратшзниП |
будем |
||
щем виде: |
|
|
|
|
|
‘ |
н , - и №дМ),\ |
|
|
|
(4 .1 6 ) |
Подставляя соотношения (^ .16.) в уравнение энергии и урав нение диффузии, преобразуем их в
\рР
|
|
|
|
|
(4 .1 7 ) |
( |
с г\’ г |
dS |
djj.ey ft |
2<>Ui ________ |
|
f |
S ir ,r L) |
fie |
dS i'1 |
Pfe ^ e C j^ ke |
И Л 8 ) |
Преобразованные уравнения движения, энергии и диффузии будут
явл ятьс я обыкновенными дифференциальными уравнениями, |
если име |
ют место дополнительные ограничения: |
|
C - f { (? )u /iu const, P i’ -f2(4) или const; SmL=fj(4)unu |
const |
pL ~ W ) u/:!> aJ‘r >k |
p p - u fr ^ ji^ e - 'Щ и ш const, |
- 150 -
~
а также Ue
^ r ( =c o n s t,р - |
~ Г - const; |
1 ^ - |
const |
||
dS |
} Ит |
cLS |
1 |
F;edS |
' |
^ c o n s t .
> Hfe
При одновременном выполнении указанных ограничений, систе ма уравнений ( 4 .1 3 ) , (.4 .1 7 ), ( 4 .1 8 ) будет явл ять с я системой
трех обыкновенных дифференциальных уравнений относительно функ
ций |
Щ |
, |
ф ) , 2l[1) |
с независимой |
переменной |
1 |
в |
ка |
|||||||
честве аргумента. Нище будет показано, |
при решении каких физи |
||||||||||||||
ческих задач все эти ограничения выполняются. |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Сформулируем граничные условия для полученной системы |
|
|||||||||||||
уравнений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Граничные |
условия на |
стенке |
|
|
|
|
|
||||
|
I . |
Для |
продольной |
скорости должно |
выполняться |
у с |
л |
о |
|||||||
в и е |
|
п р и л и п а н и я |
|
т . е . VK(y-O'} -0 |
|
. |
посколь |
||||||||
ку |
|
|
|
’ 10 |
f'(o)z0 |
• |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 . |
Найдем |
п о п е р е ч н у ю |
|
с к о р о с т ь к |
на |
|||||||||
стенке. Поскольку |
выше |
было показано, |
что |
|
|
|
|
- |
|||||||
|
|
|
|
• |
io n P“ * / ’ ,= J |
П0ЛУЧИЦ |
P w V ? |
= |
|||||||
|
dN p |
Поскольку |
|
|
|
|
TO M±- M |
|
dS |
|
|||||
|
dx |
|
|
2k |
|
|
|
|
|
dx~ US |
dx |
|
|||
|
* |
Jieu.ej i e v0 |
|
. |
Тогда |
получш |
|
|
|
|
|
||||
( 2 $ |
|
|
|
|
M W |
) * |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
f w ~- |
|
|
|
|
|
|
(4 .1 9 ) |
|||||
|
|
|
|
peUeMetf |
. . , |
|
|
|
|||||||
|
|
|
- « - n O f - |
„ |
|
|
|
|
|||||||
Если |
стенка |
непроницаема, |
то |
Va-О |
и |
{[Oj-u |
|
|
|
|
|||||
|
3 . Т е п л о с о д е р ж а н и е |
|
н а |
с т е н к е . |
|
|
Обычно аадашт или температуру стенки (теплосодержание стенки)
или тепловой поток на стенке. При задании температуры стб'нки
|
|
|
|
|
|
|
151 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
полагают, что |
|
9{(У=0) = Рт |
~ Hfp |
|
, где H(w-Hw~ l ^iwhi z . |
||||||||||
z^ |
i w(h~^i)w?a ^e'^e~^iehe'Jr)^ie(^ie~^Le)'> ~z~ ' |
|
|
||||||||||||
При задании теплового |
потока следует |
исходить |
из |
соотношения |
|
||||||||||
( 2 . П ) , |
записанного для |
условии по |
стенке (vx:0) ■ |
|
|
|
|||||||||
|
|
/ д Т \ |
|
- Aw |
|
Р еие ро |
ft w г у . |
y-fkrkijyff. |
|
|
|||||
fw - ^ ld y /M 'C p r |
Н* |
(£S)i~ Ре^^° |
h |
|
ц |
*ie l |
> |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 .2 0 ) |
|
,, , |
fwUS^-Prw . $- (hjw~hiw), |
1fri\ —rt* |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
fy |
|
Hie |
|
|
w |
|
|
|
|
||
|
4. |
|
К о н ц е н т р а ц и и |
к о м п о н е н т о в |
k a |
||||||||||
с т е н к у . |
Задание |
концентраций |
на |
стенке |
существенно |
зави |
|||||||||
сит от характера рассматриваемого процесса, |
от |
то го , |
как |
про |
|||||||||||
текает |
процесс |
- равновесно |
или неравновесно. |
Подробно этот |
во |
||||||||||
прос |
будет рассмотрен |
пике, |
при решении конкретных задач. |
Здесь |
|||||||||||
же огрзнйчПмсл |
заданием |
концентраций |
компонентов |
смеси на |
сте к- |
||||||||||
ке : |
при J>=0 |
, |
tc~hw |
u |
Zi ~i iw |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Граничные условия на шедшей гракице пограничного слоя |
|
|||||||||||||
|
Для Продольной составляющей скорости Используется условие |
||||||||||||||
Сопряжения й Невяаким |
внешним потоком: Vx(y-*• ^ |
-Ue(x) |
|
|
|||||||||||
или |
Р (у — *- |
е~ ) = / |
|
. |
1еплосодерланив на |
внешней |
границе |
||||||||
Нбграничнбго слоя НадаетсН точно так |
не, как |
й состав |
га за , т.е . |
||||||||||||
Нбйакаем |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a/iu # 0 — ~)=/,
ш и z r f f — - <*>)=;/.
1аким образом, система автомодельных уравнекий Погранично го слоя может быть сформулирована та к: