ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 1
стенки трубы, а другая находилась от нее на расстоянии у . Отчетливо наблюдается различие корреляционных функций в окрестности стенки и в ядре турбулентного течения. Эти различия, видимо, связаны с гашением крупномасштабных пульсаций при г/->-0.
1,0-If |
|
|
|
0,8- |
|
в |
2 |
ф> о |
|
о 3 |
|
0,6- |
|
9 |
d |
о |
сР^ |
а 5 |
|
0,4- |
|
|
|
0,2-9 |
|
|
|
0-1 |
|
|
|
-0,2 |
о,/ о!г 0,3 |
|
|
о |
0,4 |
\ 5 |
|
Рис. 7.8. |
Пространственно-вре- |
||
меішые |
корреляции |
у |
стенки |
|
т р у б ы : |
|
|
/ — 6=0,5 |
мм; 2 — 6 = 2 |
мм; |
3 — 6 = |
=5 мм; 4 — 6 = 10 мм; 5 — 6 |
= 20 мм . |
||
0,6 т,.
7.4. Влияние структурирующих добавок
При добавке в воду весьма незначительного количества некоторых высокомолекулярных веществ наблюдается резкое снижение гидравлического сопротивления в турбулентном ре жиме течения. Следует подчеркнуть, что этот эффект возни кает при столь малых концентрациях добавок, что все физи ческие свойства раствора остаются в спокойной среде и ла минарном течении такими же, как и у чистой воды. Природа этого явления вскрыта опытами Е. М. Хабахпашевой и Б. В. Перепелицы [237].
На рис. 7.9 приведены профили осредненных скоростей при турбулентном течении слабых растворов в воде полиэтиленоксида (0,007%) и полиакриламида (0,01—0,02%). Различие кривых, характеризующих свежие растворы, длительно цир кулировавшие в установке, обусловлено механической де струкцией растворов. Область вязкого подслоя не деформи рована, в то время как промежуточная область, где вязкое и
турбулентное |
трения соизмеримы, существенно растягивается |
||||
и практически |
заполняет весь |
канал |
(кривая / ) . Ядро тече |
||
ния, там где оно сохраняется, |
соответствует |
обычному |
закону |
||
распределения |
длины пути смешения |
с х = |
0 , 4 . Таким |
обра |
|
зом, высокомолекулярные добавки не меняют ламинарного и развитого турбулентного течений, деформируя профиль ско рости в результате изменения размера промежуточной зоны. Природа этого изменения видна на рис. 7.10.
107
и |
|
|
о |
|
|
|
о / |
0,3 |
|
|
|
|
|
|
• 2 |
0,2 |
|
|
rw-_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,1 |
|
•—л—1.—в |
« |
- — -# |
|||
YW |
|
|
б |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
.-О——с — —о |
|
|
|
|
||
0,06 |
<>*1 о |
|
|
-о— |
•О— |
-о |
|
0,04 |
•Ö |
|
|
|
|
|
|
0,02 |
|
|
|
|
« |
о- |
|
|
|
|
— |
- |
|||
|
40 |
80 |
|
120 |
- |
/50 |
200 |
Рис. 7.10. Относительные среднеквадрапшпые значения продольной (а) и поперечной
(б) пульсаций скорости по данным опытов Е. М. Хабахпашеной н Б. В. Перепелицы:
/ — вода, Re=35 000; 2 — 0,007%-ный раствор полиэтилепоксида, Re - 27 000.
Рис. 7.9. Профили осредненмых скоростей при турбулентном течении слабых растворов полнэтнленоксида и полнакриломида (по данным опытов Е. М. Хабахпашевон и Б. В. Перепелицы):
/ _ 0007%-ныП раствор полнэтнленоксида, Re=27000 (свежий раствор); 2 — 0,01%-иый раствор полнакриломида, Re=18 300 (свежий раствор); 3 - 0 , 0 2 % - н ы й раствор полнакриломида, R e = =9400 (после деструкции); 4 — 0,007%-ный раствор полнэтнленоксида, Re= 13 200 (после дест рукции); 5 — вода, Re=35 000.
100 у/Н
Рис. 7.11. Пространственная кор реляция скорости (по опытам Е. М. Хабахпашевой и Б. В. Пе репелицы) :
/ — вода; 2 — 0.007%-ны(і раствор полн этнленоксида.
Введение полимера, снижая общий уровень пульсаций, более сильно влияет на поперечный компонент, т. е. отноше-
ние JL-. уменьшается. С удалением от вязкого подслоя в
и
глубь потока эта деформация уменьшается, не отражаясь су щественно на крупномасштабных пульсациях, ответственных
за |
рейнольдсовы напряжения в турбулентном ядре течения. |
|
В |
вязком же подслое функция ф(г)) практически не меняется |
|
в |
силу того, что |
р., <§; р.. |
|
На рис. 7.11 |
приведены коэффициенты пространственной |
корреляции. Из данных экспериментов следует, что соотноше ние продольного и поперечного масштабов пульсаций при до бавлении в воду полимеров увеличивается. Механизм этих деформаций можно связать со свойством, по крайней мере, од ного из рассмотренных полимеров (полнэтиленоксида) растя гиваться в тонкие волокна значительной длины, которые, ориентируясь вдоль осредненного течения, структурируют по ток так, что сопротивление пульсационному движению и' практически меняется мало. Поперечное же пульсационное движение ѵ' рассеивается на возникшей решетке нитей поли мера.
7.5. Структура пограничного слоя на проницаемой пластине за точкой оттеснения
За точкой оттеснения, если не возникает по тем или иным причинам обратный ток, пограничный слой сохраняет в основ ном свою структуру на довольно значительном расстоянии. При этом между оттесненным пограничным слоем и стенкой
возникает расширяющаяся вниз по течению зона |
острого |
||
дутья ( « « О , |
v-^jn/i)). |
Опыты Б. П. Миронова и С. А. Дру |
|
жинина [66] |
показали, |
что в заторможенном подслое |
харак |
тер пульсаций отличен от тех, которые имеют место в собст венно турбулентном пограничном слое. Более того, в окрест ности стенки эти пульсации практически нечувствительны к существованию оттесненного слоя. Характер осцилляции по казан на рис. 7.12. На рис. 7.13 дано развитие зоны оттесне ния, определенной как смена пульсационных режимов при перемещении датчиков по нормали к стенке.
Наблюдения за тепловым следом, возникающим от тонкой нагреваемой током проволочки, расположенной на пористой
.поверхности перпендикулярно плоскости ху, показали, что в Ізоне b>bKp он все больше выпрямляется по нормали к по верхности при перемещении вниз по потоку и после некото рой точки этот след перпендикулярен к обтекаемой поверх ности..
1 0 9
и = 0 |
— _ u±0 |
—— U*0 |
Pue. 7.12. Картины осцилляции вблизи пористой пла стины [181].
1 — запись показании термоанемометра вблизи стенкн; 2 — скорость в ядре основного потока; 3 — базовая линия.
|
|
|
ö |
|
|
|
1 |
|
с=° |
|
О |
о |
|
8 |
|
||
1 |
|
|
о |
||
|
8 |
|
|||
§ / |
|
|
3 |
Р |
|
|
|
|
|||
О |
|
è |
|
|
ъ 0 |
•Ç |
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
о |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
О |
10 |
20 |
30 |
40 |
6 |
Рис. 7.13. Зависимость толщины вытес-
UÔ'
нения |
от параметра вдува [181]: |
V |
|
1 — гелия; |
2 — воздуха; 3 — ф р е о н а - 1 2 . |