ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
симости от расстояния от решетки, по мере того, как диссипация забирает свою долю кинетической
энергии турбулентности, но это продольное изменение обычно является достаточно медленным и им
можно пренебречь.
В этом случае турбулентность может быть не только однородной, но и практически изотропной, если ее
рассматривать в системе координат, которая движется относительно решетки [36].
Теневая фотография на рис. 2.8 представляет собой мгновенный вид сбоку двух потоков газа, кото-
рые движутся слева направо. Вначале потоки были разделены тонкой пластиной, край которой совпада-
ет с левой кромкой поля снимка [36]. После прохождения пластинки потоки смешиваются друг с дру-
гом. За пределами пограничного слоя скорости в одном газе и в другом постоянны, но в слое смешения
движение характеризуется спиральными структурами, которые отличаются регулярностью. Размер спи-
ралей, шаг между ними, растут с расстоянием от точки образования слоя смешения систематически.
Структура этой турбулентности не является однородной, такие структуры называются когерентными.
Рис. 2.8. Теневая фотография турбулентного слоя смешения между потоками гелия (сверху) и азота
(внизу) при давлении 4 атм; потоки движутся слева направо с разными скоростями (средняя ско-
рость 7 м/с) [36]
В огромном количестве случаев одна неустойчивость ведет к другой, и в конечном итоге образуется
турбулентное движение, которое вовсе не является упорядоченным. Ламинарное течение в трубе, к
которому применим закон Пуазейля, становится турбулентным, когда число Рейнольдса достигает кри-
тического значения. Это значение может составлять всего 2300, если труба имеет так называемый «не-
гладкий вход», т.е. равномерное поперечное сечение и срезанную под прямым углом торцевую кромку.
При Re ≈ 2300 длина начального участка такой трубы составляет порядка 70 диаметров. Такой длины
достаточно, чтобы отдельные первичные вихри вырвались из-под контроля прежде, чем их «задавит»
вязкость. Эти первичные вихри порождают более мелкие вторичные, те, в свою очередь, еще более мел-
кие и так до тех пор, пока в результате не возникнет турбулентность.
На рис. 2.9 подробно показана задняя часть цилиндра, покрытая пограничным слоем (слабо заштри-
хованная часть рисунка), который еще несколькими мгновениями раньше не был оторван от поверхно-
сти и имеет более-менее постоянную толщину; его продолжением служит след, идущий вниз по потоку.
Жидкость, которая в каждой из половинок рисунка, от точки Р до точки S, участвует в возвратном те-
чении, берется из пограничного слоя и накапливается вблизи точки S, тем самым вынуждая натекаю-
щую жидкость двигаться в направлении от поверхности. Проходящий через точки S на рисунке пунктир
обозначает поверхности, отделяющие жидкость, вовлеченную в возвратное движение, и жидкость, ко-
торая еще не вовлечена в него. Если бы эти линии были стационарны, их можно было бы назвать ли-
ниями тока, но они таковыми не являются: как и точки отрыва S, из которых они исходят, эти линии
отодвигаются от точки Р по мере накопления жидкости под ними. Точно так же линии со стрелками не
обязательно являются линиями тока, но они дают представление о том, куда направляется натекающая
жидкость.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- …
- следующая ›
- последняя »
