Турбулентный перенос импульса и тепла в пограничном слое за препятствием

• Автор: Шляжас, Ричардас Броневич
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Каунас
• Количество страниц: 195 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА I. ОБЗОР РАБОТ ПО ИЗУЧЕНИЮ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА И ТЕПЛА ПРИ ОТРЫВЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ

1.1. Основы теоретического расчета

1.2. Физическая картина развития пограничного

слоя после отрыва

1.3. Теплоперенос при отрыве пограничного

1.4. Выводы и постановка задачи

ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Экспериментальная установка, рабочий

участок и пластина.
2.2. Методика измерений.
2.3. Обработка экспериментальных данных
2.4. Погрешности проведенных измерений.
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
И ИХ АНАЛИЗ
3.1. Распределение скорости
3.2. Нормальные и касательные напряжения, коэффициент турбулентной вязкости, прандтлевская длина цути перемешивания
3.3. Корреляционные моменты третьего порядка
3.4. Баланс переноса энергии турбулентности
3.5. Местная теплооотдача пластины за препятствием и профили средних температур.
3.6. Интенсивность пульсаций температуры, турбулентный поток тепла, турбулентное
число Прандтля.
3.7. Баланс членов уравнения переноса температурных пульсаций
ЗАКЛШЕНИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Аналогичным образом модифицируется описание переноса тепла в методе, предложенном В. WmIW*. При этом к системе (I. Возможны и другие варианты построения методов решения с использованием одного дополнительного уравнения переноса турбулентной характеристики. П.Брэдшоу / 8 /. Однако другие проблемы моделирования диффузионных и диссипативных членов остаются, и для замыкания системы приходится пользоваться эмпирическими зависимостями, подобными (1. Основным недостатком вышеописанных методов является эмпиризм при определении масштаба диссипации 1_ . Физически масштаб отображает размер энергосодеркащих вихрей, и для установления его закономерностей необходимы спектральные измерения. Осуществление таких измерений в течениях с выраженной средней скоростью не представляет больших трудностей, но в отрывных течениях, где средняя скорость близка к нулю и направление течения изменяется во времени, связать измеренные спектры с размерами вихревых образований очень сложно. Дальнейшее развитие методов расчета было направлено на более строгое определение масштаба диссипации. В настоящее время разработано несколько модификаций такого метода. В модели, развитой в работах П. Чоу / 9 /, В. Джонса и В. В модели Д. Дж. Ротта и М. Z=^L . Преимущество ни одного из методов не было доказано, но из-за более легкой интерпретации результатов расчета предпочтение часто отдается модели (1. И/1Г-^- Я) (5 (1. В действительности в сложных течениях такое условие выполняется не всегда. Поэтому для оценки влияния принятого допущения на точность результатов расчета необходимо сравнение членов уравнения энергии турбулентности с их экспериментально полученными распределениями. Рейнольдса /, /. Аш! Подобным обравом могут быть составлены уравнения и для других компонент тензора напряжений, а также для потоков Ц. Ф’л} . При этом коэффициенты турбулентной вязкости и температуропроводности не используются. Уровень замыкания переносится на корреляционные моменты более высокого порядка. Успех построения таких методов тесно связан с познанием закономерностей корреляционных моментов третьего и более высокого порядков. Особенно это касается сложных течений, так как именно в них и должны проявится преимущества этих методов. Отсутствие результатов систематических измерений принуждает использовать схемы замыкания, построенные на тех же гипотезах локальной изотропии и градиентной диффузии, что и в моделях энергии турбулентности. Это в некоторой степени нивелирует особенности применяемого метода расчета. Оптимизация схем замыкания на основе обширного экспериментального материала позволила бы совдать методы, способные описать разнообразные турбулентные течения. Помимо проблем, связанных с моделями турбулентности, возникает ряд не менее трудных вопросов, касающихся численных методов расчета. В настоящее время большинство исследователей используют метод, основанный на преобразовании Пуассона-Гельмгольца, разработанный А. Госменом с сотр. Однако, как было показано в работе / /, надежность результатов решения эллиптических уравнений остается невысокой. Поэтому экспериментальные исследования являются основой для дальнейшего совершенствования как моделей турбулентности, так и численных схем расчетов. В заключение обзора основных теоретических методов расчета турбулентного пограничного слоя следует отметить, что выбор конкретного метода делается с учетом компромисса между сложностью вычислений и требуемой точностью. В некоторых инженерных приложениях достаточную точность можно обеспечить простыми методами, используя хорошо обоснованные эмпирические зависимости, в то время как для изучения структурных особенностей турбулентного переноса будут использоваться самые совершенные методы вычисления. Поэтому большую ценность имеет экспериментальный материал, содержащий данные о закономерностях сложных течений, коэффициентов турбулентного переноса, спектральной структуре, корреляционных моментах, членах балансных уравнений. Чтобы научиться предсказывать его последствия, необходимо детально изучить природу этого сложного явления.