Гидродинамика и тепломассообмен при поперечном обтекании круглого цилиндра турбулентным потоком жидкости

• Автор: Бляшов, Борис Григорьевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Кишинев
• Количество страниц: 196 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение. .
1. ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ТЕПЛОМАССООБМЕНА НА ПОВЕРХНОСТИ ПОПЕРЕЧНО ОБТЕКАЕМОГО ЦИЛИНДРА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Аналогия процессов переноса тепла и массы

1.2. Основные характеристики турбулентных течений и методы их определения .

1.3. Гидродинамические особенности поперечного обтекания цилиндра

1.4. Тепло и массообмен цилиндра, обтекаемого невозмущенным потоком

1.5. Влияние турбулентности внешнего потока на тепло

и массообмен цилиндра .

1.6. Постановка задачи исследования и программа ее выполнения

2. НЕКОТОРЫЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСРЦЦНЕН

НОГО ТЕЧЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПО ПЕРИМЕТРУ
ЦИЛИНДРА.
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Определение поля скоростей
2.3. Определение распределения давления по периметру цилиндра.
2.4. Определение характеристик турбулентности набегающего потока жидкости
3. ТЕПЛО И МАССОПЕРЕНОС ПРИ ОБТЕКАНИИ ЦИЛИНДРА ТУРЕУЛИ
ЗИРОВАННЫМ ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ
3.1. Методика экспериментального исследования теплообмена
3.2. Методика экспериментального исследования массооб
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУДЦБНИЕ.
4.1. Гидродинамика потока. Осредненное течение в канале без генератора турбулентности.
4.2. Распределение давления по периметру цилиндра. . .
4.3. Характеристики турбулентности набегающего потока жидкости
4.4. Влияние турбулентности набегающего потока на теплообмен при поперечном обтекании цилиндра. . .
4.5. Влияние турбулентности набегающего потока на локальные и средний коэффициенты массообмена при поперечном обтекании круглого цилиндра.III
4.6. Влияние числа Прандтля на тепло и массоперенос
при поперечном обтекании цилиндра
4.7. Аналогия процессов тепло и массообмена при поперечном обтекании цилиндра турбулизированным потоком
4.8. Сравнение результатов по обтеканию цилиндра при больших значениях интенсивности турбулентности набегающего потока с данными по обтеканию пучка
Заключение
Литература


С помощью преобразований Фурье частотные спектры связаны с временными корреляциями, а одномерные спектры по волновым числам - с пространственными корреляциями в одном направлении /8/. Идея спектра турбулентности принадлежит Дж. И.Тейлору /7/. А.Н. Колмогорова /-/, Л. И.Орлова //, М. Д.Миллионщикова, Л. Г.Лойцянского //, А. С.Монина и А. М.Яг-лома //, Дж. Бэтчелора /6/, А. А.Таунсенда //, И. О.Хинце //, Ц. Ц.Линя //, С. Коррсина //, И. К.Ротта // и др. К" ^ (1. Для больших значений волновых чисел под действием кинематической вязкости ? К) ~ К'7 (1. Систематическое изложение идей А. Б.Колмогорова, а также вослед-них достижений в области статистической теории турбулентности содержится в монографии //. В экспериментальной аэро- и гидродинамике для измерения турбулентных характеристик потока наиболее широко используется термоанемометрический метод /5, , , , , , , , , , , 2, 5, 9, 0 и др. В его основе лежит явление изменения температуры, а следовательно, и электрического сопротивления нагретого чувствительного элемента датчика (микропровода или пленки) вследствие конвективного охлаждения, пропорционального скорости набегающего потока. Среднюю скорость потока, продольный компонент пульсационной скорости и продольные масштабы измеряют с помощью однониточных датчиков (с нормальной проволокой), которые располагают перпендикулярно основному потоку. Для измерения линейных масштабов могут быть использованы два датчика,расположенные в разных точках потока /, /. По этой причине измерения временных корреляций оказываются более надежными /5, , , 9/. Значения линейных (пространственных) макро- и микромасштабов получают из соответствующих временных масштабов, применяя гипотезу Тейлора. Для измерения поперечных составляющих пульсаций и поперечных масштабов обычно используют двухниточные датчики /, , , 4/. Термоанемометры обладают высокой чувствительностью к пульсациям скорости (до 0, % от и ), значительным быстродействием, имеют достаточно хорошее пространственное разрешение (0,5-I мм). Вместе с тем у них имеются серьезные недостатки: ненадежность чувствительного элемента, особенно при работе в капельной жидкости, необходимость тарировки, возмущение потока чувствительным элементом, зависимость от температуры потока, нелинейность характеристики преобразования, нестабильность показании вследствие загрязнения чувствительного элемента и т. Новые возможности в экспериментальном изучении турбулентности открывают лазерные допплеровские измерители скорости //. Излучение лазера при тех мощностях, которые необходимы для измерений, практически не вносят в поток никаких возмущений. Частота допплеровского сигнала линейно связана с измеряемой скоростью. Метод позволяет достичь хорошего пространственного разрешения, не требует никакой градуировки,и скорость определяется через частоту допплеровского смещения, длину волны излучения лазера и геометрические параметры оптической системы. Обтекание цилиндра поперечным потоком реальной жидкости -сложное явление, характер которого зависит от числа Рейнольдса, степени турбулентности набегающего потока и условий ограничения потока стенками канала. Рассмотрим влияние каждого из указанных факторов. При поперечном обтекании цилиндра однородным безграничным и ничем больше не возмущенным установившимся потоком вязкой несжимаемой жидкости все безразмерные величины, описывающие поле течения, зависят от числа Рейнольдса /7/. В зависимости от величины числа Рейнольдса можно выделить несколько характерных режимов обтекания цилиндра /, 8/. При Ке < I силы инерции в большей части поля течения пренебрежимо малы по сравнению с силами вязкости и обтекание цилиндра является безотрывным: линии тока плавно огибают всю его поверхность, а поток начинает отделяться от поверхности цилиндра в кормовой его точке. С увеличением числа Рейнольдса до 3-6 ламинарный пограничный слой отрывается и за цилиндром образуется два симметричных, постоянно циркулирующих вихря. Течение в следе остается ламинарным и устойчивым. Анализ аналитических и экспериментальных исследований позволил предположить /7/, что существует определенное число Рейнольдса, при котором за цилиндром появляются замкнутые линии тока.