Теплообмен и внутренняя структура турбулизированных потоков

• Автор: Эпик, Элеонора Яковлевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 508 c. : ил + Прил. (135 с.: ил.)

Основные условные обозначения

Глава I. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ ТУРБУЛЕНТНОСТИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕНОСА
1.1. Первичные характеристики внутренней структуры турбулизированных потоков, их классификация и моделирование
1.2. Использование двухпараметрических моделей турбулентности при исследованиях процессов переноса в турбулизированных потоках
1.2.1. Определение турбулентной вязкости по характеристикам внутренней структуры тур -булентности
1.2.2. Дифференциальные уравнения баланса (переноса) характеристик турбулентности,используемых в двухпараметрических моделях

1.2.3. Взаимодействие турбулентного и молекулярного переносов импульса

1.2.4. Определение эффективной теплопроводности турбулентных и турбулизированных потоков
1.3. Определение параметров и коэффициентов моде -леи турбулентности по измеряемым в экспери -ментах характеристикам её внутренней струк -туры

1.3.1. Модель турбулентности „энергия-масштаб"

1.3.1.1. Определение кинетической энергии турбулентности

1.3.1.2. Определение характерного масштаба турбулентности
1.3.1.3. Определение^численного значения коэффициента Су
1.3.1.4. Апробация методики определения тур -булентной вязкости С ПОМОЩЬЮ „Е-об" модели турбулентности
1.3.2. Модель турбулентности „энергия-диссипация"
1.3.2.1. Определение кинетической энергии турбулентности
1.3.2.2. Определение диссипации кинетической энергии турбулентнрсти

1.3.2.3. Определение^численного значения коэффициента Cv
1.3.2.4. Апробация методики определения турбулентной вязкости с помощью „Е-£ " модели турбулентности
1.3.3. Определение турбулентного числа Прандтля
1.4. Особенности составления и использования двухпараметрических моделей турбулентности в настоя -щем исследовании
Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В РАБОТЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК И СОЗДАННЫХ В НИХ ТУРБУЛИЗИРОВАННЫХ ПОТОКОВ
2.1. Аэродинамическая труба Т-3 ИТТФ АН УССР
2.1.1. Конструктивные особенности установки и генераторов турбулентности
2.1.2. Характеристики внутренней структуры воздушного потока
2.2. Аэродинамическая труба Т-324 ИТПМ СО АН СССР
2.2.1. Конструктивные особенности установки и генераторов турбулентности
2.2.2. Характеристики внутренней структуры воздушного потока
2.3. Аэродинамическая труба Т-2 ИТТФ АН УССР
2.3.1. Конструктивные особенности установки и генераторов турбулентности
2.3.2. Характеристики внутренней структуры воздушного потока
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ВНЕШНЕГО ПОТОКА НА ВНУТРЕННЮЮ СТРУКТУРУ, ТЕПЛООБМЕН И ТРЕНИЕ В ЛАМИНАРНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ПЛАСТИНЫ
3.1. Определение протяженности псевдоламинарного пограничного слоя и координаты начала перехода
3.2. Структура псевдоламинарного пограничного слоя
3.2.1. Средние (во времени) характеристики
3.2.2. Распределение по толщине пограничного елся компонент пульсаций скорости
3.2.3. Одномерные энергетические спектры компонент пульсаций скорости
3.2.4. Изменение по толщине пограничного слоя характерных масштабов турбулентности

3.2.5. Распределение по толщине пограничного слоя кинетической энергии турбулентности
и её диссипации
3.2.6. Изменение по толщине пограничного слоя эффективной вязкости
3.2.7. Баланс кинетической энергии турбулентности
3.2.8. Баланс эффективной вязкости
3.3. Теплообмен и трение в псевдоламинарном погра
ничном слое пластины
3.3.1. Экспериментальные данные о влиянии турбулентности внешнего потока на теплообмен и трение
3.3.2. Обобщение экспериментальных данных на основе двухпараметрических моделей турбу -лентности
3.3.3. Математическая модель псевдоламинарного пограничного слоя
Глава 4. ВЛИЯНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ВНЕШНЕГО ПОТОКА НА
ВНУТРЕННЮЮ СТРУКТУРУ, ТЕПЛООБМЕН И ТРЕНИЕ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ПЛАСТИНЫ
4.1. Структура псевдотурбулентного пограничного слоя
4.1.1. Профили средней (во времени) скорости
4.1.2. Распределение компонент пульсаций скорости в псевдотурбулентном пограничном слое
4.1.3. Одномерные энергетические спектры компонент пульсаций скорости
4.1.4. Кинетическая энергия турбулентности и её диссипация
4.1.5. и' V - корреляции и связанные с ними коэффициенты
4.1.6. Характерные масштабы турбулентности и их изменение по толщине псевдотурбулентного пограничного слоя
4.1.7. Турбулентная вязкость и её изменение по толщине псевдотурбулентного пограничного
слоя
4.1.8. Баланс кинетической энергии турбулентности и касательных напряжений
4.2. Теплообмен и трение в псевдотурбулентном пограничном слое
4.2.1. Экспериментальные данные о влиянии турбулентности внешнего потока на теплообмен и трение

Другими словами, обеспечение заданной степени турбулентности (т.е. фактически равенства кинетических энергий потоков только при одной и той же их скорости) вовсе не означает идентичности их внутренней структуры. В одной и той же лабораторной установке при различных генераторах турбулентности или скоро -стях могут быть получены турбулизированные потоки, имеющие близкие степени турбулентности и существенно различные другие её характеристики, в первую очередь частотные и масштабные.
Это наглядно видно из приведенных на рис. 1.3 энергетических спектров продольной компоненты пульсаций скорости для потоков за решетками_, установленными на выходе из конфузора аэродинамической трубы £"510/7 • При практическом равенстве степеней турбулентности (по продольной компоненте) и средних скоростей потока продольные макромасштабы турбулентности отличаются более чем в 3 раза, микромасштабы - на 80%.
В настоящем исследовании в аэродинамической трубе Т-1й при установке на входе в конфузор (со степенью поджатия 25) генератора турбулентности типа П1П-І6 и скорости =30 м/с был получен турбулизированный поток с почти тем же при х/1) = I и 2у/2) =0 (отличие всего около 17%) продольным макромасштабом турбулентности, что и за одной из исследованных в /”5Ю_7 решеток; однако при этом микромасштабы турбулентности различаются более, чем в 3 раза, а колмогоровские масштабы длины-более чем в 5,5 раза. Значительные различия в масштабных характеристиках турбулентности имеют место в начальном участке трубы (за генератором ПШ-І6) и на участке стабилизированного турбулентного
* Труба Т-1 диаметромЛ>51 мм и длиною 4,15 м служила для реализации «теста турбулентности" в виде турбулентного стабилизированного течения.