Характеристики турбулентного потока

 

В промышленной практике более распространено турбулентное движение.

При турбулентном движении из-за хаотического движения частиц происходит выравнивание скоростей в основной массе потока и их распределение по сечению трубы характеризуется кривой, отличающейся по форме от параболы (рисунок 9).

 

а б
Рисунок 9 – Распределение скоростей при различных режимах движения

а – ламинарный поток, б – турбулентный поток.

Вертикальная пунктирная линия – эпюра средней по сечению скорости.

 

В каждой точке турбулентного потока истинная скорость не остается постоянной во времени из-за хаотичности движения частиц.

Типичная картина изменения составляющей истинной мгновенной скорости (вдоль оси х потока длиной Т) для некоторой точки в зависимости от времени t представлена на рисунке 10.

 

Рисунок – 10 – Истинные и осредненная локальные скорости жидкости при турбулентном движении

 

Как видно из рисунка, скорости пульсируют около некоторого осредненного во времени значения. Для данной точки осредненная во времени скорость может быть найдена из соотношения:

 

 

Разность между истинной и осредненной скоростями называют мгновенной пульсационной скоростью и обозначают ∆u.

,

 

Понятие осредненной скорости не следует путать с введенным ранее понятием средней скорости u. Последняя представляет собой, не среднюю во времени скорость в данной точке, а скорость, осредненную для всего поперечного сечения трубопровода.

Интенсивность турбулентности выражается отношением:

 

,

 

где – среднее квадратичное значение пульсационной скорости, с помощью которого осредняются во всех направлениях мгновенные пульсационные скорости по их абсолютной величине.