чAсTЬ.III
туPБУЛEIITIiЬIE
сTPyи
tI(и'цItoсTи и гA3A
Этa часть кItиги пocвящellа тypбyлентrroму
стpyйrrolIу
двuяre-
цию
вязкой }кидкoсти
и
гaзa.
oтсутствиe тoчItых
ypавнеIiltii
тУp-
бyлeнтпoгo
тeчeЕия
ol]peдeЛяeт
цEoй' чем
B
цpeдыд}.щ]Iх чaстях'
пoдхoд
к
вoпpoоy.
B качeствe исxoднoй качeсTвel{цol"r мoде;Iц
кoн-
кpeтIIolo туpбyлeптнoгo
теч€Iiия испoльзyeтcя
peшIeнлc
анaЛoгич-
нoй
зaдa.rи тeoриIr лaмиEapныx
стpyli
(eсли
oнo известнo). Tак,
для
аBTo}roдeЛьЦых
TyрбуЛeнтRьIх стpyfl нeснtиtrlае]\|ol.l ?ttllдt(oсти
yдaeтся
сoхрaЕиTь
пoЛЕoсTьЮ (в
бeзpaзмepнoм видe)
уpaвнeпия
п
их
peпIeIrI,тя'
пoЛучeпIIьIe мeтoдoм aсимптoTичeскolo IIoгpallllЧIIoгo
слoя. Иньrlrи,
кoЕeчнo' 6удут
знaтeния
Itoнcтaнт. Пoдpoбныe
дан-
ныe
дЛя
такIrх
taдaч сBeдeЕы
B
тaблицe 11.1.
ocнoвнoe зЕачeтIиe
дЛя
пocтроe}Illя paсчeтIlых
схelr
B Tеopиil
тypбулeнтншх
стpуil пpпoбpeтaeт' oднаIto' aкопepиl'rпT. Пoэтoму
B пepBьIх
гЛавaх кpаткo IiaпoмиEaются
oсЦoвIiЬIe otrытЕьIe свeдe-
Еия
o
paсПpoстpaнelrии
тypбyлeптншх
отpуli. Пpивoдятся
уpaвнe.
ния тypбyлcнтпolo
пoграIlичЕотo сЛoЯ. 3дeсь rкe oбсyжiдaются
paзЛичIlыe
pасчeTrrьIlэ
схeмьт.
БoльI,Iroe
вЕиманиe' B частнoсти'
уДrлeЕo
тaк называe}Iotry
тypбyлeнтнoмy вислу flpаlrдтля
.
0тдельная глаBa ПoсвящeЕa pаспрoсTpаЕeнию
тypбyлeнтнoй
(пpлуoгpaнитeпнoй)
струи
нeсжимаeмoй
)Itидкoсти вдoль твepдoй
пoвеpхIIoсTlI.
Пoдpoбнo oбсуяlдаются
oI]ьITEыe
даЦrllne'
свидeTeJIь.
отвyющие o тypбулизaции ПpистeЕнoгo
IIoгрaничEoIo
с.тIoя стpyи.
B
расreтe
туpбyлeЕTlrых тазoвых
стp1'f, oснoввое вЕп]|Iание
yдeлeEo
TУpбyлelrTEol,ty
см€IпeEию в
c}l{имаeмoм
Iа3e Ii
paсчeтy
aBтoмol]rЛЬныx
тазoвых
стpуй цa oсцoBo пprдпoЛo)кeIIия
o
пoдoбии
прoфилeй
пЛoтEоcти
пoтoкa пмпульсa
(pu2).
С пocлeднпм вoIIpoсol{
чаcTичЕo
сIrtьIкaeтся бoлee шиpoкllfi
pас-
чeтный
мeToд
тeopии тyрбулентных
стpyй - мотoд эквивалeнтrroй
зaдaчи
тeoриIl TeпЛoпровoдIIoсTи.
.(aются
пoдpoбнoe
oбocнoвaниe
II paзBIlтие
этolo мeтoдa
- свoeoбpазнoй lloЛyэ}lllиpичeсI(oй
ЛIrEeа.
рдаацIrlI
yравIIeЕий
свoбoдпoтo
тypбулeптнoгo
пoтрaничIloгo
слoя
)ItцдкocтIl
и
тaзa. Излaгaeтся мeToдикa ПpIIменeния
eтo к
paзЛич.
Еы}l
зaДачa}t.
C
пoмoщью
этolo lr{e мотoдa
(пpи
рoIIIеEиц
(oбpaтнoii
зaдaти>) пo.lyчeны
новыe
фopмyлы
для
paочeта
тypбулeнтпoгo
тpelrия
E тeплollрoвoдЕoстп.
oсoбeннoсTь атих
фopмул'
зaниIraю-
щих
в
пpoстeйшцх
cЛJrчaяx
пpoмeя{yToчЕoе пoJloE{esиe
мeя{дy
oБщIlll
зAкoIlollвPIloсти
извeстIIы}tIl <<стаpoйl II
(Iroвoй)
фopмyлalrи
Прaндтля,
сoстoит
в тoм' чтo Bыpa}Iteциr'
Цaпpимеp' TypбуЛeпTIroTo }Iaпpя?fieния Tpe.
Eия
сoдep?кит
двa
чЛeEa.
B
зaключптeльнoil
IЛавe этol.t
чaсTи Itltltгu
содeрlt{атся
paсче.
ты
тypбyлeвтных IaЗoBInх стpyй
ua
oснoBc
Пpc,цпoJlo?кeEия
о
I]o.
дo6иa
pu2
и глaвIlыI{
обpaзoм
мeтoдa aквивалонтrloй
gaдaти.
3дeсь жe пpI{вeдollo IIoдрoбнoe сoпoсTавЛeЦиe
peзуЛЬTатoв paс'чeта
с aкспepимeцTaЛь}Iыnlи
дaнны]rll1
пo
paспpoстpaEellию paзЛиrlцых
(плoскиx'
oсecиммoтpичньIx
'
зaToплeEEых
и
cпyтIIЬIх
п т.
д.)'
B
тoм числe цeaвTомoдeЛЬвInx, тyрбyлeптныx
стpуй
)l(и,цкoсти l,t тазa.
гЛAвA 9
P,|'сПPOсTPAнЕI{иE T}iPБУЛЕIiTIIЬIх
сTPyЙ
9.l. oбцrпе зaкorio]шеprloстц
B oснoвy
иссДeдoвaЦия TypбуЛeuTrrьrх
сTpyll
}rарЛ,цу с I{ачeст-
вeннoй каpтинoll
дBи?fieliиЯ,
зaимсTDoваtllloii
из тeopltи ЛuIrIиEap-
ных стpyй, нeoбхoдпмo пoлoяtить oсIloвньle
зal{ot{ol{epнoотIl
иx
раоIIpoсTpаEеEия,
наблюдае},ыe в oпытr. Tакой
пoдхoд
к вoпрoсy
ЯBJIЯeTcЯ в
Eaстoящee
Bpeмя eдЙIrсTBrEIlo
пpаBI{ЛьнIn}I' пoскoJ]ьIty
заttlкЕутая сlстемa
физиleски
стpoгих
п oбoоEoванньIх
уpaвпeний
тypбyЛeliтEоIo
дви}I{eEдя
пpактпчeскц oтcутствУeт' Haцбoдee пe.
prдoвая
coвpeмeнIlaя
TeopI'Iя тypбyлeптнoсти - стаTцсTичeскаЯ'
разBЙTaя
в Tpyдах A. H. ttoлмотopoвa,
Л.
д{.
Лaндаy,
A. l'I.
oбy-
хoвa' B. Гeйзeнбepга' Г. Бэтнeлopa и
др.,-
нe
paспo"r]aгаet
eщe
дoстaтoчнInмц дaнEьI}rи для
paсчeтa
EeизoTpoIIЕых
тypбулeнтIrЬIx
дBи)кeIlий
(в
uaстнoсти, тУpбулelrтных стpyй), свoбoдEolo oт ис-
пoльзoваЦия
эмпиpичесItих кoнстaflт. Учитывая cлo)I{}IoсTь
II Ipo.
]tIo3дкoсTь аЦIIapaтa
стaTисTичeскoй
теoрии тypбулeuтнoсти
[l8l.
2n0]
'
цeлeсooбpaзпo
пoкa' I(аIt
yя(e
oTмeчaЛoсЬ'
oснoBыBаться
Ila
oпытпой каpтиEo тeчrпця ц oбoбщaющих ee
несTpoIих, IIo пaгЛяд-
llьlx Il прoсTьIх в I,lсIloЛьвoв aEиIl
'
тaI( Еa3ываeмInx
(ПoJIуJ}IIlиpцчe-
сItEx))
тrteтoдaх pасчeтa.
Мшoгпe из Ilпх
стpoЯTся
Ilo
аЦa.r]ollltl с мe-
тодaми'
пoдpoбнo
pаcс}IoтpeнньIltlи
B ПpcJ(ь|дyщих
часTЯх
кEпrи
длЯ
ЛаIlиEapIiьIх
стрyrl.
Бtlлee Toгo' Ile тoЛькo
oT;JольltЬIe
pасцeTIIые
пpиrмIJ'
нo и oсIloBныe
физиueскиe
3aкoнollrpцoсти'
позвoЛяющиo
Bыдeлить
зaдачи o
paспpocтрaнeнии
тypбулeнтных стpуй B саlro-
сToяTeльный
клaсс
дви;кeнпli
вязкoй }кидкoсти п Iааа'
в тoй цлд
иtIoй м€pв 1IoвTopЯют
(paаyмеется,
в
дpугo}1
коЛцчсcтвeЕпolr aспeк-
тe) oснoвныe
свoйстBa
ламинаpвых
стрyй.
,{eйствитeльпo,
paсcматpиBая
сcpию
гpaфикoв'
пpeдставЛelt-
Irых Ea pис.9.1_9.5'
зaIIмствoванIIых иt
pазлцtlЕых экспepиI{eн.
тaЛьI{ых pабoT'
мoтtЕo oтмeтитl>
ряД
peзyльTатoвl
I{aчecтвенЕo
201
c.tl
сЬ