Wykład 20 - Warstwy Przyścienne I Ściany (cz.2).pdf

(573 KB) Pobierz
J. Szantyr – Wykład nr 20 – Warstwy przyŚcienne i Ślady 2
W turbulentnej warstwie
przyściennej można wydzielić kilka
stref różniących się dominującymi
mechanizmami kształtującymi
przepływ.
Ogólnie warstwę można podzielić na obszar wewnętrzny o grubości
Ogólnie warstwę można podzielić na obszar wewnętrzny o grubości
około 0,2δ oraz obszar zewnętrzny. W obszarze zewnętrznym
dominują siły bezwładności. Obszar wewnętrzny dzieli się na
podwarstwę lepką o grubości około 0,02δ, gdzie siły lepkości i
bezwładności są podobnego rzędu i funkcjonuje przede wszystkim
lepkościowy mechanizm wymiany pędu i energii, oraz obszar
przejściowy i „logarytmiczny”, gdzie dominują naprężenia
turbulentne i turbulentny mechanizm wymiany masy, pędu i energii.
835039239.022.png 835039239.023.png
Na skutek łącznego działania lepkościowego
i turbulentnego mechanizmu wymiany pędu
profil prędkości w warstwie turbulentnej jest
„pełniejszy” niż w warstwie laminarnej.
W turbulentnej warstwie
W turbulentnej warstwie
przyściennej występują
silne trójwymiarowe
fluktuacje prędkości,
które osiągają maksimum
w pobliżu ściany, czyli w
obszarze maksymalnego
gradientu prędkości
średniej.
835039239.024.png 835039239.025.png
Na drodze teoretyczno-empirycznej wyprowadzono
szereg praktycznie użytecznych wzorów:
0
37
×
L
D
=
turb
5
Re
0
074
C
=
5
6
5
×
10
<
Re
<
10
dla liczb Reynoldsa
fturb
5
Re
0
455
A
5
9
3
×
10
<
Re
<
10
C fturb
=
−
dla
2
,
58
Re
(
log
Re
)
gdzie stałą A określa się na podstawie
gdzie stałą A określa się na podstawie
(górnej) wartości krytycznej liczby
Reynoldsa według tabeli:
Re
A
kryt
1050
5
3×
10
5
1700
5 ×
10
Podane wyżej wzory na współczynnik tarcia
obowiązują dla ściany gładkiej. W
przepływie turbulentnym współczynnik ten
zależy również od chropowatości ściany
6
3300
10
5700
6
5 ×
10
835039239.001.png 835039239.002.png 835039239.003.png 835039239.004.png 835039239.005.png 835039239.006.png 835039239.007.png 835039239.008.png 835039239.009.png 835039239.010.png 835039239.011.png 835039239.012.png 835039239.013.png 835039239.014.png 835039239.015.png 835039239.016.png 835039239.017.png
Miarą chropowatości powierzchni jest średnia wysokość
chropowatości
k
s
Z punktu widzenia oporu tarcia istotna jest relacja średniej wysokości
chropowatości do grubości podwarstwy lepkiej w turbulentnej warstwie
przyściennej. Jeżeli chropowatość mieści się w tej podwarstwie, to
chropowatość nie wywołuje zmiany profilu prędkości w warstwie i nie
wpływa na opór tarcia - powierzchnię nazywamy hydrodynamicznie
gładką. Natomiast jeżeli wysokość chropowatości wykracza poza tę
podwarstwę, to jej obecność zmienia profil prędkości w warstwie i
podwarstwę, to jej obecność zmienia profil prędkości w warstwie i
wpływa na wzrost oporu tarcia.
835039239.018.png
 
Wykres pokazuje zależność
współczynnika oporu tarcia
od odwrotności
chropowatości względnej
(czyli odniesionej do
charakterystycznego
wymiaru liniowego L).
Naniesiono również liczby
Reynoldsa oparte na
Reynoldsa oparte na
wysokości chropowatości.
Istnieją zależności empiryczne pozwalające wyznaczyć współczynnik
oporu tarcia na powierzchni chropowatej w turbulentnej warstwie
przyściennej, np.:
l
−
2
,
5
l
2
6
przy
10
<
<
10
C
=
1
89
+
1
62
log
k
fchrop
k
s
s
835039239.019.png 835039239.020.png 835039239.021.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin