Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі
Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті
СӨЖ
Тақырыбы: Жылдамдықтың турбулентті лүпілдерін өлшеу нәтижелері. Турбуленттіліктің сипаттамалары
Орындаған: Мұрат Т Тексерген: Тұрмұхамбетов А.Ж.
Жылдамдықтың турбулентті лүпілдерін өлшеу нәтижелері. Турбуленттіліктің сипаттамалары
Жоспары
Турбуленттілік
Турбуленттіліктің сипаттамалары
Жылдамдықтың турбулентті лүпілдерін өлшеу нәтижелері
Көптеген техникалық маңызды ағындар - турбулентті. Мұндай ағындарда негізгі қозғалысқа дұрыс емес импульстік қозғалыс қолданылады, нәтижесінде сұйықтықтың жеке бөліктері араласады. Турбулентті ағын туралы нақты түсінік алу үшін сурет. 18.1 арнаның осі бойымен қозғалатын камера арқылы И. Никурадзе алған науадағы су қозғалысының төрт суреті көрсетілген. Айналдыруды көру үшін судың беті суда ерімейтін ұнтақпен себілген. Барлық төрт суреттегі ағынның жылдамдығы бірдей, бірақ олардың әрқайсысы камераның әртүрлі жылдамдығымен алынады. Суреттер бөлшектердің бойлық жылдамдығының фотокамераның жылдамдығынан үлкен немесе аз екенін анықтауға мүмкіндік береді және турбулентті токтың күрделілігі туралы сенімді түсінік береді. Негізгі қозғалысқа әсер ететін пульсациялық қозғалыс.Бөлшектер соншалықты күрделі, оны теориялық есептеуге болмайды. Сонымен қатар, импульстің қозғалуынан туындаған сұйықтықтың араласуы турбулентті ағынға оны ламинарлық ағыннан күрт ажырататын ерекшеліктерді береді. Атап айтқанда, мұндай араластырудың ағынға әсері тұтқырлықты жүздеген, мыңдаған және одан да көп есе арттырады. Рейнольдстың үлкен сандарында энергия үздіксіз негізгі ағыннан ең үлкен турбулентті түзілімдерге ауысады ("құйындар"). Керісінше, энергияның диссипациясы негізінен кішігірім турбулентті "құйындарда" және сонымен қатар, [20] жұмысында көрсетілгендей, шекара қабатының тар қабырғаға іргелес жолақтарында жүзеге асырылады. Турбулентті араластыру құбырлардағы турбулентті ағынға, кемелер мен ұшақтардың үйкеліс кедергісіне және турбиналар мен компрессорлардағы энергия ысырабына үлкен қарсылықтың себебі болып табылады. Сонымен қатар, ауа үрлегіштер тек турбуленттілік диффузордағы немесе ұшақтың қанаты мен иық пышағының бойымен өтетін қысымның жоғарылауын жеңуге мүмкіндік береді. Егер мұндай ағындар турбулентті емес, ламинарлы болса, онда олардың барлығы міндетті түрде қабырғадан тез кетеді, нәтижесінде кинетикалық энергияны диффузорға энергияға айналдырады қысым үлкен шығындармен жүреді, ал қанаттары мен иық пышақтары нашар жұмыс істейді. Дамыған турбулентті ағынның заңдылықтары келесі тарауларда қарастырылады.
Ричардсонның турбуленттілік ұғымы турбулентті ағынды әр түрлі көлемдегі «құйындылар» құрайды деп тұжырымдады. Өлшемдер құйындылар үшін сипаттамалық ұзындық шкаласын анықтайды, олар ағын жылдамдығының шкалаларымен және ұзындық шкаласына тәуелді уақыт шкалаларымен (айналым уақыты) сипатталады. Ірі құйындылар тұрақсыз және ақыр соңында пайда болған кішігірім құйынды ыдыратады, ал алғашқы үлкен құйманың кинетикалық энергиясы одан туындаған кішігірім құймаларға бөлінеді. Бұл кішігірім құйындар да сол процестен өтіп, өздерінің алдыңғы құйындыларының энергиясын мұра ететін тіпті кішігірім құйындарды тудырады және т.б. Осылайша, энергия қозғалыстың үлкен масштабтарынан кішігірім таразыларға сұйықтықтың тұтқырлығы кинетикалық энергияны ішкі энергияға тиімді түрде тарататындай етіп, жеткілікті ұзындық шкаласына жеткенше беріледі. Оның 1941 жылғы өзіндік теориясында, Колмогоров бұл өте жоғары деп тұжырымдады Рейнольдс сандары, шағын масштабты турбулентті қозғалыстар статистикалық тұрғыдан изотропты болып табылады (яғни кеңістіктік бағытты анықтау мүмкін емес). Жалпы алғанда ағынның үлкен шкалалары изотропты емес, өйткені олар шекараның белгілі бір геометриялық ерекшеліктерімен анықталады (үлкен шкалаларды сипаттайтын өлшемдер деп белгіленеді L). Колмогоровтың идеясы Ричардсонның энергетикалық каскадында бұл геометриялық және бағытталған ақпараттар жоғалады, ал масштаб азаяды, сондықтан кіші шкалалардың статистикасы әмбебап сипатқа ие болады: олар Рейнольдс саны жеткілікті болған кезде барлық турбулентті ағындар үшін бірдей болады жоғары.
Осылайша, Колмогоров екінші гипотезаны ұсынды: өте жоғары Рейнольдс сандары үшін кішігірім шкалалардың статистикасы әмбебап және бірегей анықталады кинематикалық тұтқырлық ν және энергияның бөліну жылдамдығы ε. Осы екі параметрде ғана өлшемді талдау арқылы қалыптастыруға болатын бірегей ұзындық болады.
Достарыңызбен бөлісу: |