Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Способы осреднения газодинамических параметров в струях с переменной плотностью




Построение уравнений Рейнольдса для сжимаемого газа поясним на примере плоской стационарной изобарической струи. Как и для несжимаемой жидкости, не будем учитывать молекулярные трение, тепловой поток и диффузию, полагая их пренебрежимо малыми по сравнению с их турбулентными аналогами.

Составим дифференциальные уравнения для математических ожиданий газодинамических комплексов:

· уравнение неразрывности

;                 (3.5.1)

· уравнение движения

;             (3.5.2)

· уравнение энергии

;      (3.5.3)

· уравнение диффузии

.            (3.5.4)

Приведенные в такой записи формулы описывают турбулентные струи различных типов: дозвуковые, сверхзвуковые, изотермические, неизотермические, струи с диффузионным факелом горения.

Если, следуя подходу Рейнольдса, каждый газодинамический параметр  представить в виде суммы среднего значения (математического ожидания) и отклонения от среднего (пульсации):

,                                 (3.5.5)

то, например, математическое ожидание произведения  запишется в виде

(3.5.6)

При постоянной плотности в правой части (3.5.6) отличны от нуля только первые два члена.

Большое количество корреляционных моментов, для которых, естественно, требуется подбирать на основе опыта замыкающие соотношения (при осреднении нелинейных членов , ,  и т.д.), побудило исследователей искать более удобные формы осреднения для описания течений с переменной плотностью. Наиболее удачная форма предложена Фавром. Метод Фавра предполагает осреднение всех параметров течения, кроме давления, по плотности. Например, средние значения проекций скорости определяются по формуле

                 (3.5.7)

Соответственно

.                           (3.5.8)

Для того чтобы отличить классический способ осреднения от осреднения по методу Фавра, в последнем случае средние значения будем обозначать , а пульсации – двумя штрихами вверху.

Применяя этот метод к слагаемым вида , получим

. (3.5.9)

Сравнивая соотношения (3.5.6) и (3.5.9), убеждаемся, что метод Фавра действительно позволяет существенно уменьшить число членов в правых частях этих соотношений для турбулентных течений с переменной плотностью. Если же плотность постоянна, то классический способ осреднения и осреднение по методу Фавра совпадают.

Применение метода Фавра к системе (3.5.1) – (3.5.4) позволяет получить уравнения для осредненных газодинамических параметров в форме, аналогичной уравнениям Рейнольдса для плоской струи несжимаемой жидкости:

· уравнение неразрывности

; (3.5.10)

· уравнение движения

; (3.5.11)

· уравнение энергии

 (3.5.12)

· уравнение диффузии

    (3.5.13)

По аналогии с ламинарным течением входящие в правые части уравнений (3.5.11) – (3.5.13) выражения , ,  можно рассматривать соответственно в качестве компонентов тензора добавочных турбулентных вязких напряжений и турбулентных составляющих векторов теплового потока и потоков диффузии вещества струи. Продолжая и далее аналогию с ламинарным течением, можно ввести коэффициенты турбулентной вязкости , турбулентной теплопроводности , турбулентной диффузии :

,                (3.5.14)

,              (3.5.15)

,             (3.5.16)

и турбулентные числа Прандтля  и Шмидта

,        .        (3.5.17)

Система уравнений для средних значений газодинамических параметров замыкается введением дополнительных полуэмпирических гипотез, постулирующих уравнения связи характеристик турбулентного переноса с осредненными параметрами течения.

В некоторых работах используется упрощенная схема получения замкнутых систем дифференциальных уравнений для осредненного турбулентного движения: уравнения для математических ожиданий газодинамических параметров записываются формально в таком же виде, как и для ламинарного течения, а турбулентные аналоги коэффициентов вязкости, теплопроводности и диффузии определяются по эмпирическим зависимостям.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2018-10-14; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 339 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Два самых важных дня в твоей жизни: день, когда ты появился на свет, и день, когда понял, зачем. © Марк Твен
==> читать все изречения...

2296 - | 2122 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.