Mechanikai hasonlóságok a kontinuumok turbulens mozgásában

Hasonló dokumentumok
MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR. KÉTDIMENZIÓS NYlRÓÁRAMLÁSOK SZÁMlTÁSA A TURBULENS ÖRVÉNYDIFFÚZIÓ DIFFERENCIÁLEGYENLETÉNEK MEGOLDÁSÁVAL

A mikroskálájú modellek turbulencia peremfeltételeiről

Lagrange és Hamilton mechanika

Henger körüli áramlás Henger körüli áramlás. Henger körüli áramlás. ρ 2. R z. R z. = 2c. c A. = 4c. c p. = c cos. y/r 1.5.

Diszkrét Matematika. zöld könyv ): XIII. fejezet: 1583, 1587, 1588, 1590, Matematikai feladatgyűjtemény II. (

Meghatározás: Olyan egyenlet, amely a független változók mellett tartalmaz egy vagy több függvényt és azok deriváltjait.

mérlegegyenlet. ϕ - valamely SKALÁR additív (extenzív) mennyiség térfogati

3. előadás Stabilitás

HÍDTARTÓK ELLENÁLLÁSTÉNYEZŐJE

Tételjegyzék Áramlástan, MMF3A5G-N, es tanév, őszi félév, gépészmérnöki szak, nappali tagozat

Vontatás III. A feladat

Matematika (mesterképzés)

Felületi feszültség: cseppfolyós-gáz határfelületen a vonzerő kiegyensúlyozatlan: rugalmas hártyaként viselkedik.

Az elméleti mechanika alapjai

u u IR n n = 2 3 t 0 <t T

Explicit hibabecslés Maxwell-egyenletek numerikus megoldásához

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Q

A Hamilton-Jacobi-egyenlet

Megoldások. ξ jelölje az első meghibásodásig eltelt időt. Akkor ξ N(6, 4; 2, 3) normális eloszlású P (ξ

Dinamika. p = mυ = F t vagy. = t

F. F, <I> F,, F, <I> F,, F, <J> F F, <I> F,,

Folyadékok áramlása Folyadékok. Folyadékok mechanikája. Pascal törvénye

Hő- és áramlástani feladatok numerikus modellezése

Bevezetés a görbe vonalú geometriába

Szilárd testek rugalmas alakváltozásai Nyú y j ú tás y j Hooke törvény, Hooke törvén E E o Y un un modulus a f eszültség ffeszültség

T obbv altoz os f uggv enyek integr alja. 3. r esz aprilis 19.

AZ INSTACIONER HŐVEZETÉS ÉPÜLETSZERKEZETEKBEN. várfalvi.

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása, június 10

Lineáris algebra mérnököknek

A térképen ábrázolt vonal: - sík felület egyenese? - sík felület görbéje? - görbült felület egyenese ( geodetikus )? - görbült felület görbéje?

A térképen ábrázolt vonal: - sík felület egyenese? - sík felület görbéje? - görbült felület egyenese ( geodetikus )? - görbült felület görbéje?

Turbulens áramlás modellezése háromszög elrendezésű csőkötegben

1 2. Az anyagi pont kinematikája

Simított részecskedinamika Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)

Atomok és molekulák elektronszerkezete

Valószínűségszámítás összefoglaló

"Flat" rendszerek. definíciók, példák, alkalmazások

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

Energiatételek - Példák

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 1.(a) Rugalmas hullámok. Utolsó módosítás: szeptember 28. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Feladatok az 5. hétre. Eredményekkel és teljesen kidolgozott megoldásokkal az 1,2,3.(a),(b),(c), 6.(a) feladatokra

A Maxwellegyenletek. Elektromágneses térjellemz k: E( r, t) és H( r, t) térer sségek, D( r, t) elektromos eltolás és B( r, t) mágneses indukció.

Szabadsugár. A fenti feltételekkel a folyadék áramlását leíró mozgásegyenlet és a kontinuitási egyenlet az alábbi egyszerű alakú: (1) .

a terjedés és a zavar irányának viszonya szerint:

Fűtési rendszerek hidraulikai méretezése. Baumann Mihály adjunktus Lenkovics László tanársegéd PTE MIK Gépészmérnök Tanszék

Molekulák mozgásban a kémiai kinetika a környezetben

Lemez- és gerendaalapok méretezése

Rugalmasságtan. Műszaki Mechanikai Intézet Miskolci Egyetem 2015

MECHANIKA I. rész: Szilárd testek mechanikája

2. mérés Áramlási veszteségek mérése

= e i1 e ik e j 1. tenzorok. A k = l = 0 speciális esetben e az R egységeleme. A. e q 1...q s. = e j 1...j l q 1...q s

Hidraulika. 1.előadás A hidraulika alapjai. Szilágyi Attila, NYE, 2018.

Transzportfolyamatok. összefoglalás, általánosítás Onsager egyenlet I V J V. (m/s) áramvonal. turbulens áramlás = kaotikusan gomolygó áramlás

differenciálegyenletek

Példa: Háromszög síkidom másodrendű nyomatékainak számítása

1. ábra. 24B-19 feladat

Modellek és Algoritmusok - 2.ZH Elmélet

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

Az arkhimédészi csőfelületről

Keresztmetszet másodrendű nyomatékainak meghatározása

SZAKDOLGOZAT VIRÁG DÁVID

Bevezetés az elméleti zikába

Serret-Frenet képletek

A brachistochron probléma megoldása

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra

egyenletesen, és c olyan színű golyót teszünk az urnába, amilyen színűt húztunk. Bizonyítsuk

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

Atomenergetikai alapismeretek

Gyakorlati példák Dr. Gönczi Dávid

MODELLEZÉS - SZIMULÁCIÓ

Hálózatok számítása egyenáramú és szinuszos gerjesztések esetén. Egyenáramú hálózatok vizsgálata Szinuszos áramú hálózatok vizsgálata

Folyami hidrodinamikai modellezés

Áramlástan kidolgozott 2016

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Differenciálegyenletek numerikus integrálása április 9.

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

BME Gépészmérnöki Kar 3. vizsga (112A) Név: 1 Műszaki Mechanikai Tanszék január 11. Neptun: 2 Szilárdságtan Aláírás: 3

Transzportfolyamatok

VIZSGA ÍRÁSBELI FELADATSOR

A talajok összenyomódásának vizsgálata

A mérési eredmény megadása

Elöntés számítás. h( x, y, t) p(x, y,t) = 0 (2) dt dx dx. dh dp dq. pq h. + - gh dy. d_ dy. q gh h 2

Kinematika szeptember Vonatkoztatási rendszerek, koordinátarendszerek

Folyadékok és gázok mechanikája

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

Geometriai vagy kinematikai természetű feltételek: kötések vagy. kényszerek. 1. Egy apró korong egy mozdulatlan lejtőn vagy egy gömb belső

Mechanika I-II. Példatár

LNM folytonos Az interpoláció Lagrange interpoláció. Lineáris algebra numerikus módszerei

Differenciál egyenletek (rövid áttekintés)

Vektorok és koordinátageometria

Folyadékáramlás. Orvosi biofizika (szerk. Damjanovich Sándor, Fidy Judit, Szöllősi János) Medicina Könyvkiadó, Budapest, 2006

Egy mozgástani feladat

Szökőkút - feladat. 1. ábra. A fotók forrása:

Egyszabadságfokú grejesztett csillapított lengõrendszer vizsgálata

Egyenes és sík. Wettl Ferenc szeptember 29. Wettl Ferenc () Egyenes és sík szeptember / 15

5. fejezet. Differenciálegyenletek

l 1 Adott: a 3 merev fogaskerékből álló, szabad rezgést végző rezgőrendszer. Adott továbbá

Átírás:

Mehanikai hasonlóságok a folyékony kontinuumok turbulens mozgásában Alkalmazási példp ldák k aszimptotikus megoldásokra Prof. Dr. Czibere Tibor Miskoli Egyetem Áramlás és Hőtehnikai Gépek Tanszék 5. márius m. Miskol-Egyetem Egyetemáros

T a r t a l o m A turbulens mozgások és a Kármán-féle hasonlósági hipotézis A turbulens áramlás alapegyenletei és örénytételei Turbulens ingadozás az együttmozgó relatí koordináta rendszerben A természetes koordinátarendszer Az ingadozás mozgásegyenletének egy partikuláris megoldása A sztohasztikus turbuleniamodell Az alapegyenletek a sztohasztikus turbuleniamodellel Néhány példa nyíróáramlások aszimptotikus megoldására Miskol, 5.márius.

A turbulens mozgások leírása alapel: pillanatérték középérték ingadozás időbeni középérték: Φ ( r, t t t t t Φ T ( r, τ dτ a turbulens sebességtér: ( r, t ( r, t ( r, t T a turbulens örénytér: Ω T ( r, t ( r, t T a turbulens ingadozás sebességtere: ( r, t Miskol, 5.márius. 3

A turbulens mozgások leírása folyékony kontinuum: (folytatás onst. ρ a feszültségtenzor: F T ( r, t p I σ ( r, t T T a Stokes formula: σ T ρυ ( o o T T tömegmegmaradás: a mozgásegyenlet: υ d ρ dt T ( r, t Miskol, 5.márius. 4 T ρ U p T Di σ az örénytétel esetén: ( d dt T T

A turbulens mozgások KármK rmán-féle hasonlósági hipotézise: I. A lamináris áramlás Naier-Stokes mozgásegyenletéhez azt feltételeze jutunk, hogy az áramlás terének minden pontjában a molekuláris mozgásképek mehanikailag hasonlók, sak hosszúság- és időléptékben különböznek egymástól. Kérdés: mi köetkezik abból a felteésből, hogy turbulens áramlás esetén a turbulens ingadozások mozgásképei is mehanikailag hasonlók egymáshoz? II. Kísérleti tapasztalatok alapján élhetünk azzal a felteéssel, hogy a falközeli rétegektől eltekinte a turbulens középsebesség eloszlása nem függ az áramló közeg iszkozitásától. Miskol, 5.márius. 5

y u u( y u ( y η w y x ξ Kétdimenziós áramlásban az ingadozás sebesség komponensei egy skalárψ ( x, y, t áramfüggényből hely szerinti deriálással származtathatók: Ψ Ψ a sebességtér: T ( x, y, t u( y i j y x az örénytér: Ω ( x, y, t T du T Ψ dy Miskol, 5.márius. 6 k

Örénytétel Örénytétel az u o onst. sebességgel mozgó (együttmozgó relatí koordinátarendszerben: Ψ Ψ du Ψ du uu Ψ Ψ t y x dy x y dy u( y u du dy y ( y y d u dy ( y Miskol, 5.márius. 7

Az u ( y sorát (a harmad- és ennél magasabb-fokú tagok elhanyagolása után az örénytételbe behelyettesíte adódik a turbulens ingadozás mozgásegyenlete: Ψ d u t dy Ψ du x dy d u dy ( y y Ψ x ( y y Ψ y Ψ x Ψ x Ψ y Két mozgásfolyamat mehanikai hasonlóságáról akkor beszélhetünk, ha azok mozgásegyenletei alkalmas (geometriai és fizikai transzformáióal egyikből a másikba ill. egy közös harmadikba átihetők. Miskol, 5.márius. 8

Transzformáió: x, y rendszer ξ, η ingadozás-tér geometriai: fizikai: x x l y y l ξ η dx dξ Miskol, 5.márius. 9 ; dy l l dη Ψ ( x, y, t K f ( ξ, η, τ t l: geometriai lépték; K, T: fizikai léptékek T τ ;

Miskol, 5.márius. ξ η η ξ τ f dy u d l dy du f dy u d f lt 3 η ξ ξ η f f f f l K 3 l K l dy du dy u d lt Kritérium:

Az ingadozás transzformált mozgásegyenlete: f τ f η f f f f f η ξ ξ η ξ ξ η A turbulens ingadozás ( ξ, η, τ dimenziótlan áramfüggénye a fizikai térben uralkodó mozgásjellemzőktől független; a teljesen kifejlődött turbulenia belső mehanizmusa nem függ az áramló közeg iszkozitásától. f Miskol, 5.márius.

Miskol, 5.márius. A Kármán-féle hasonlósági kritérium köetkezményei: 3 l K l dy du dy u d lt dy u d dy du l dy du l K K l T dy du K f f f f l K u xy η ξ ρ η ξ ρ ρ τ η ξ κ f f Kármán-konstans: dy du dy du l xy τ ρ κ

Két megjegyzés:. A turbulenia jelensége mindig háromdimenziós, akkor is, ha a turbulens középsebesség sak két helykoordináta függénye; más szóal a ingadozási sebesség harmadik komponense akkor sem hanyagolható el [ w ], ha a főáramlás kétdimenziós. Laboratóriumi mérések igazolják például azt, hogy a kör keresztmetszetű sőáramlásban minden esetben áll az alábbi reláió: < < ww < uu A hasonlósági hipotézisen alapuló kétdimenziós turbuleniamodell a turbulens feszültségtenzor toábbi elemeinek a meghatározására az u( y sorának bőítéséel sem tehető alkalmassá. Ehhez a turbulens ingadozás térbeli jelenségét figyelembe eő modell szükséges. Miskol, 5.márius. 3

A turbulens áramlás s alapegyenletei (három mérleg: tömeg-, impulzus- és energia-mérleg az időbeni középértékekkel értelmezett sebességtérben: a tömegmegmaradást kifejező kontinuitási egyenlet: ρ ( ρ t összenyomhatatlan közeg esetén: a Reynolds-féle mozgásegyenlet: ρ t ρ R Miskol, 5.márius. 4 onst p ( ρ U η ρ a turbulens feszültségtenzor: DiF R ( F ρ o

3 a belső energia egyenlete: T ρ ( T ( λ T ρ T ε t iszkózus disszipáió: ( ρ ( ϕ η ϕ ( o : ( o o ρ turbulens disszipáió: η ε ( o : ( o o ρ Megjegyzés: Lamináris esetben e három egyenlet az ismeretlen függények meghatározásához elegendő, turbulens esetben az ismeretlen függények száma azonban több a rendelkezésre álló (skalár differeniálegyenletek számánál, tehát az egyenletrendszer alulhatározottá álik, s ezért a turbulens probléma megoldásához toábbi egyenletekkel kell kiegészíteni. Miskol, 5.márius. 5

Miskol, 5.márius. 6 Toábbi két mérleg- (transzport- egyenlet a turbulens feszültségtenzor mérlege: ( [ ] ( ( ( ( o o o o o ρ ρ dt d ( ( ( o o o o p η [ ] ( ( ( ( Di p p o o o o o o η ρ az egyenlet egyes tagjainak fizikai jelentése: * első a turbulens feszültségtenzor időbeni teljes megáltozása; * második a feszültségtenzor produkiója, * a harmadik tag a turbulens feszültségtenzor disszipáiója; * a negyedik a nyomás- és deformáiósebesség korreláiója * az utolsó három tag a turbulens feszültségtenzor diffúziója.

a turbulens kinetikus energia mérlege: dk dt ( o : ( o ε p di υ k υ o ρ az egyenlet egyes tagjainak fizikai jelentése: Di ( * az első tag a turbulens kinetikus energia szubsztaniális (időbeni teljes megáltozása; * a második tag a turbulens kinetikus energia produkiója, * a harmadik tag a turbulens kinetikus energia disszipáója és * a negyedik tag a turbulens kinetikus energia diffúziója. Miskol, 5.márius. 7

A ektoronalak megmaradási tétele (H. Ertel és A. A. Friedmann * Ha egy adott ( r, t sebességtérben mozgó kontinuumban egy másik tetszőleges a( r, t ektortér is an, akkor az a dr egyenlettel értelmezett ektoronalak megmaradásának [más szóal annak, hogy a mozgás teljes időtartama alatt azokat mindig ugyanazok az elemek alkossák, és az elemi ektorsöek a d A a da n intenzitása is megmaradjon], a szükséges és elegendő feltétele: a t ( a ( a a ( * lásd pl.: N.J. Kotshin L.A. Kibel N.W. Rose: Theoretishe Hydromehanik Akademie Verlag Berlin (954 pp. 38-4 Miskol, 5.márius. 8

A turbulens áramlás örénytételei a pillanatértékekkel értelmezett sebességtérben: ΩT t ( ( T ΩT ΩT T T a középértékekkel értelmezett sebességtérben: Ω t 3 a turbulens ingadozás sebességterében: υ Ω ( ( ( ' Ω Ω Ω υ Ω t ' Ω ( ' ( ' ( ' Ω Ω Ω υ Ω Miskol, 5.márius. 9

A turbulens ingadozás mozgásegyenlete A teljesen kifejlődött turbulens áramlás egy tetszőleges rögzitett P pontjának a környezetében kialakuló ( r, t ingadozási sebességteret a P pontban uralkodó középsebességgel egyenletesen mozgó un. együttmozgó relatí koordinátarendszerben a harmadik örénytételbőlυ mellett adódó differeniálegyenlet írja le: Ω ' t ( ' ( ' ( Ω Ω Ω ' Megjegyzés: Miel Ω, ez utóbbi örénytétel szerint a sebességingadozás a középsebességtér Ω ( r, t örényteréel an egyértelműen meghatároza; köetkezésképpen a turbulens feszültségtenzor is a középsebességtér örényerősségéel és nem a deformáiósebességgel áll összefüggésben. Miskol, 5.márius.

A Kármán-féle hasonlósági hipotézis nyomonalát köete a ( r, t ingadozási sebességtérhez hozzárendelünk egy Ψ ( r, t ektorpoteniált: Ψ ( r, t Ψ( r, t [ ] ( ( ( Ψ Ψ Ψ ( Ψ Ω ( Ψ t és ezt a mozgásegyenletet transzformáljuk q, q, q3 az együttmozgó relatí rendszer ξ, η, ζ a turbulens ingadozás tere geometriai: fizikai: H dq l dξ η H dq ld H 3 dq3 l dζ Ψ( q, q, q3, t K f( ξ, η, ζ, τ Miskol, 5.márius.

A turbulens ingadozás transzformált mozgásegyenlete: K Tl f τ K l K l Ω K l ( f 4 4 Ω [ f ] f ( f ( f ( e ( a hasonlóság kritériuma: lt K l 3 Ω l f τ [( f ] f ( f ( f ( e ( f Ω A turbulens ingadozási sebességtér f( ξ, η, ζ, τ dimenziótlan ektorpoteniálja a fizikai térben uralkodó mozgásjellemzőktől független; a teljesen kifejlődött turbulenia belső mehanizmusa nem függ az áramló közeg iszkozitásától. Miskol, 5.márius.

A természetes koordinátarendszer bázisektorait a helyi sebesség- és örényektorok határozzák meg: e 3 e Ω S Ω e e e 3 S Ω q q βθ Ω Θ q q 3 q ϑθ µθ αθ γθ q 3 Miskol, 5.márius. 3

Miskol, 5.márius. 4 A két koordinátarendszer közötti transzformáió tenzora és annak transzponáltja: A ektor- és tenzorterek transzformáiója: e i e j E o i j T e e E o Ω Ω i i i S W E Ω Ω Ω W E i i i i i Ω Ω i i E 3 (,,3 i S W 3 3 3 3 Ω Ω Ω Ω Ω Ω S,,, (,,, ( 3 3 t q q q t q q q E T R R t q q q t q q q E F E F,,, (,,, ( 3 3

A izsgálat három helyszíne (koordinátarendszere: q, q, q3, q, q3 számítási együttmozgó q ξ, η, ζ ingadozástér a q,q, q 3 alamint a ξ, η, ζ koordinátarendszerek egymásnak megfelelő tengelyei párhuzamosak A turbulens ingadozás mozgásegyenletének a sebességingadozás dimenziótlan ektorpoteniáljáal felírt alakja az együttmozgó természetes koordinátarendszerből származó ξ, η, ζ koordinátarendszerben: f [( f ] f ( f ( f ( f τ ζ mehanikai hasonlósága miatt az f( ξ, η, ζ, τ ektorpoteniálból adódó w f sebességtér a turbulens ingadozás képterének tekinthető. Miskol, 5.márius. 5

A hasonlósági kritérium köetkezményei: K Ω K lt l 3 l T K l l Ω Miután az Ω örényerősség a turbulens ingadozás Ψ ( r, t ektorpoteniáljának a transzformáiója során adottnak tekintendő, az előbbi egyenletekben három az ismeretlenek száma, tehát közülük egy szabadon álasztható, és a másik kettő annak függényeként adódik: K l Ω ; T l K Ω A turbulenia l (r léptékfüggénye az adott geometriai iszonyoknak megfelelően álasztandó, és figyelemmel arra is, hogy az áramlást határoló falakon el kell tűnnie. Miskol, 5.márius. 6

A turbulens ingadozás mozgásegyenletének egy partikuláris megoldása: a turbulens ingadozás sebességtere: w ( ξ, η, ζ, τ f( ξ, η, ζ, τ a triiális ( f egyenlet felhasználásáal a turbulens ingadozás előbbi az f ( ξ, η, ζ, τ dimenziótlan ektorpoteniállal felírt mozgásegyenlete átalakítható: ( w w [( w w ] τ ζ Miskol, 5.márius. 7

Ennek egy partikuláris megoldása a köetkező trigonometrikus sor alakjában előállítható*: w ε N n os n n nη C3 ne C C e nξ [ n( ζ ωτ α n] C n sin[ n( ζ ωτ α n] nη [ n( ζ ωτ α n] C3 ne sin[ n( ζ ωτ α3 n] nξ [ n( ζ ωτ α ] C e sin[ n( ζ ωτ α ] os os Ha a C n, C n, C 3 n és az α n, α n, α 3n egy-egy adott interallumban egyenletes eloszlású alószínűségi áltozók, akkor az így képezett életlen amplitúdójú és életlen fázisú szinusz ill. koszinusz hullámokkal a turbulens ingadozás sebességtere jól modellezhető. 3n n n * Czibere, T.: Three dimensional stohasti model of turbulene Journal of Computational and Applied Mehanis, Vol.., No.., ( Publ. of the Uniersity of Miskol, pp. 7- Miskol, 5.márius. 8

A dimenziótlan ektorpoteniál rotáiója három komponensének egy periodushosszon belüli áltozása 4 - -4,7854,578,356 3,46 3,97 4,74 5,4978 6,83 Miskol, 5.márius. 9 ωτ

Sztohasztikus turbuleniamodell a természetes koordinátarendszerben A q, q, q 3 együttmozgó természetes koordinátarendszer bármely pontjának a ξ, η, ζ rendszer kezdőpontja felel meg, s így a sebességingadozás a q, q, q 3 rendszerben: ( q, q, q 3, t l( q, q, q 3 Ω ( q, q, q 3, t w (,,, τ w (,,, τ ε u ( τ u u u,,,3 ( nωτ α C sin( nωτ α Cn os n n n C os( sin( n nωτ αn C3 n nωτ α3 n os( sin( C3 n nωτ α3 n C n nωτ α n N n Miskol, 5.márius. 3

a természetes koordinátarendszerben beezethetjük az un. hasonlósági tenzort a köetkező skalár elemekkel: H ij u u, i, u u, j ( i, j,,3, a Kármán-konstans: κ ε u u,, a domináns turb. nyírófeszültség: Θ ( r, t ρ ( κ lω és ezekkel a látszólagos turbulens feszültségtenzor így felírható a természetes koordinátarendszerben q, q q, 3 F R Θ ( r, t H Miskol, 5.márius. 3

A turbulens áramlás alapegyenletei összenyomhatatlan közegre a sztohasztikus turbuleniamodellel a kontinuitási egyenlet: a mozgásegyenlet: d ρ dt ( ρ Π η Di Θ G a teljes poteniál: Π ( r, p t U ρ k 3 a turb. kinetikus energia fajlagos értéke: ( κ lω k ( H H H 33 a domináns turb. nyírófesz.: Θ ( r, t ρ ( κ lω az örényiszkozitási tenzor: G E H T E Miskol, 5.márius. 3

3 a teljes poteniál egyenlete ρ Π ρ ( o : ( o Di ( Θ G 4 az örénytétel (örénytranszport egyenlete Ω ρ G t ( ( ( Ω Ω η Ω Di Θ Miskol, 5.márius. 33

Áramlás hosszú egyenes sőben A természetes és a számítási koordinátarendszer közötti transzformáió E tenzorának elemei: E ; ; 3 E d d ; E dr dr ; 3 E 3 ; 3 ; E 33 d dr d dr a G örényiszkozitási tenzor skalár elemei figyelemmel arra, hogy kétdimenziós esetben H H : 3 d d G H ; G ; G3 dr dr d d G ; G H ; G3 dr dr G 3 ; G 3 ; G 33 H 33. Miskol, 5.márius. 34

Miskol, 5.márius. 35 a skalár mozgásegyenletek: a teljes poteniál egyenlete: x Π (, ( r b x L r x Π Π ( ( ( ( dr d r l r r l r ρκ Ω ρκ Θ ϕ ( r H H H dr d r Θ Θ Π ρ ( 33 r dr d dr d dr d dr d r dr d x Θ Θ η Π ρ

Kör keresztmetszetű sőáramlások számított sebességeloszlásai összehasonlíta Nikuradse* mérési eredményeiel m,8,6,4, Re 4 Re 4 Re 9 Re 9 Re 33 Re 33 Re 434 Re 434,,4,6,8 r R * Nikuradse, J.: Gesetzmäßigkeiten der turbulenten Strömung in glatten Rohren VDI Forsh.heft 356 (93 Miskol, 5.márius. 36

m Kör keresztmetszetű sőáramlások számított sebességeloszlásai összehasonlíta Nikuradse* mérési eredményeiel,8,6,4, Re 5 Re 5 Re Re Re 35 Re 35 Re 34 Re 34,,4,6,8 r R * Nikuradse, J.: Gesetzmäßigkeiten der turbulenten Strömung in glatten Rohren VDI Forsh.heft 356 (93 Miskol, 5.márius. 37

Kör keresztmetszetű sőáramlások számított sebességeloszlásai összehasonlíta Laufer * mérési eredményeiel Re 5 m 35 3 5 5 V/V (V/Vm uni.seb. iszk.alr. 5, Miskol, 5.márius. 38 ( R y Re r * Laufer, J. : The struture of turbulene in fully deeloped pipe flow NACA Report 74 (954.

Miskol, 5.márius. 39 a léptékfüggény: ( 3 33 H H H b κ ( R k S m Re 3 ln 8,75 ln Re κ κ ~ 8 λ η ρ R Re L R Π ( R r R r R l R l r l

Érdes és hidraulikailag sima falú söek ellenállástényezőinek áltozása a Re-szám függényében λ, ks/r,,5,5,, λ,5,5,,5, síma, Re Miskol, 5.márius. 4

A turbulens feszültségtenzor első skalárinariánsának különböző Re -számok mellett számított eloszlása b 5 4 3 Re 45 45, Miskol, 5.márius. 4 ( R y Re r

A domináns turbulens nyírófeszültség-eloszlások sugár-irányú áltozása kör keresztmetszetű sőben Θ ρ,8,6,4, Re 45 8,,4,6,8 r R Miskol, 5.márius. 4

Θ ρ Különböző Re-számok mellett számított domináns turbulens nyírófeszültség-eloszlások kör keresztmetszetű sőben,8,6,4 Re 45 45,, Miskol, 5.márius. 43 ( R y Re r

* A kör keresztmetszetű sőben kialakuló turbulens áramlás számított feszültségeloszlásainak összehasonlítása Laufer* mérési eredményeiel 8 7 6 5 4 3 W xx W rr W ff W xr W xxm W rrm W ffm W xrm (Re 5; 5 -, Miskol, 5.márius. 44 ( R y Re r Laufer, J. : The struture of turbulene in fully deeloped pipe flow NACA Report 74 (954.

* A kör keresztmetszetű sőben kialakuló turbulens áramlás számított feszültségeloszlásainak összehasonlítása Laufer * mérési eredményeiel 8 7 6 5 4 3 W xx W rr W ff W xr W xxm W rrm W ffm W xrm (Re 5; 5 -, Laufer, J. : The struture of turbulene in fully deeloped pipe flow NACA Report 74 (954. Miskol, 5.márius. 45 ( R y Re r

A kör keresztmetszetű sőben kialakuló turbulens áramlás számított feszültségeloszlásainak összehasonlítása Laufer* mérési eredményeiel 8 (Re 5; 5 7 6 5 4 3 W xx W rr W ff W xr W xxm W rrm W ffm W xrm * - 3 4 5 6 7 8 9 Laufer, J. : The struture of turbulene in fully deeloped pipe flow NACA Report 74 (954. Miskol, 5.márius. 46 y

A kör keresztmetszetű sőben kialakuló turbulens áramlás számított feszültségeloszlásainak összehasonlítása Laufer* mérési eredményeiel (Re 5; 5 8 7 6 5 4 3 W xx W rr W ff W xr W xxm W rrm W ffm W xrm * - 3 4 5 6 7 8 9 Laufer, J. : The struture of turbulene in fully deeloped pipe flow NACA Report 74 (954. Miskol, 5.márius. 47 y

Körgyűrű keresztmetszetű sőben különböző Reynoldsszámokhoz tartozó turbulens sebességprofilok összehasonlítása a lamináris sebességprofillal r r 4, sugáriszony mellett m,8,6,4, Re 5 5 5 lam ináris,,4,6,8 r r r r Miskol, 5.márius. 48

Körgyűrű keresztmetszetű sőben különböző Reynolds számokhoz tartozó turbulens nyírófeszültség-eloszlások összehasonlítása a lamináris áramlásban kialakuló iszkózus nyírófeszültség-eloszlással r x,5,5 Re 5 5 5 laminaris -,5 -,,4,6,8 Miskol, 5.márius. 49 r r r r

Couette-áramlás síklapok között (az alsó áll, a felső egyenletesen mozog A ternészetes és a számítási koordinátarendszer közötti transzformáió E tenzorának elemei: E ; E ; E 3 E ; E ± ; E 3 E 3 ; E 3 ; E33 ± és ezekből a G örényiszkozitási tenzor skalár elemei figyelemmel arra, hogy H H : 3 H ± ± H 3 3 3 33 G ; G ; G G ; G 3 ; G ; G G ; G 33 H Miskol, 5.márius. 5

Miskol, 5.márius. 5 a skalár mozgásegyenletek: a teljes poteniál egyenlete: (, ( y b x L y x Π Π x Π ( ( ( ( dy d y l y y l y z ρκ Ω ρκ Θ dy d H y Θ Π ρ dy d dy d x Θ η Π ρ ±

Miskol, 5.márius. 5 A Couette-áramlás ún. ellenállásformulái Re 4( ln artan ( B B A κ Re 4( ln artan ( B B A U κ ln artan A κ < B B A ln Re 4( ln ( κ Re 4( ln ln ( B B A U κ A ln ln κ

< B A B ln κ Re U B A B ln κ Re ; ; A B A ( B ln ln κ 4 ( Re U B A B ( ln ln κ 4 ( Re A ln ln κ B A ( B artan ln κ 4 ( Re U B A B ( artan ln κ 4 ( Re A artan ln κ υu h ; K h Π υlu ; Π h L Miskol, 5.márius. 53

U Turbulens sebességprofilok sík lapok közötti Couetteáramlásban különböző mértékű nyomásáltozások esetén ( Re 733,5,5 -,5 - K5 - -35 - -,8 -,5 -,3,5,5,75 Miskol, 5.márius. 54 y h

Couette-áramlásban számított turbulens sebességeloszlás összehasonlítása Reihardt * mérési eredményeiel,75,5,5,75,5,5 (Re 733 ; K számítás mérés - -,75 -,5 -,5,5,5,75 * Reihardt, H. : Gesetzmäßigkeiten der geradlinigen turbulenten Couette-Strömung Mitt. aus dem Max-Plank-Institut für Strömungsforshung Nr., Göttingen (959 Miskol, 5.márius. 55 y h

Sík lapok közötti turbulens Couette-áramlás ( Re 733 ; K K h Π υlu,5 V/U The,5 - -,75 -,5 -,5,5,5,75 Miskol, 5.márius. 56 y h

b Sík lapok közötti turbulens Couette-áramlás 5 4 3 ( Re 733 ; b(y b(y K K h Π υlu, ( y h y Re Miskol, 5.márius. 57

Sík lapok közötti turbulens Couette-áramlás,5 ( Re 733 ; K K h Π υ LU V/U The,5 - -,75 -,5 -,5,5,5,75 y h Miskol, 5.márius. 58

b Sík lapok közötti turbulens Couette-áramlás 5 4 ( Re 733; K K h Π υ LU 3, y Re ( y h Miskol, 5.márius. 59

Sík lapok közötti turbulens Couette-áramlás ( Re 733 ; K 35 K h Π υ LU,5 V/U The,5 - -,75 -,5 -,5,5,5,75 Miskol, 5.márius. 6 y h

Sík lapok közötti turbulens Couette-áramlás b 5 4 3 ( Re 733; K 35 K h Π υ LU b(y b(y, ( y h y Re Miskol, 5.márius. 6

Köszönöm a figyelmet! Miskol, 5.márius. 6