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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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: