Большинство практически важных течений жидкости и газа – турбулентные. Цель данного курса – обучение студентов основным понятиям, связанных с турбулентным движением жидкости и газа, переход к уравнениям турбулентного пограничного слоя, применение полуэмпирических моделей при решении задач, связанных с турбулентным пограничным слоем.
Разделы
- Уравнения Навье-Стокса. Ламинарное течение. Неустойчивость ламинарного течения. Переход к турбулентной форме движения. Осредненные и пульсационные величины. Тензор турбулентных напряжений. Уравнения Рейнольдса.
- Уравнения турбулентного пограничного слоя. Проблема замыкания. Полуэмпирические теории. Формула Буссинеска. Модель Прандтля. Модель Кармана. Пристенная турбулентность. Закон стенки. Логарифмический профиль скорости.
- Течение в круглой трубе. Закон сопротивления. Степенной профиль скорости.
- Пограничный слой на плоской пластине. Уточнение профиля дефекта скорости.
- Свободная турбулентность. Слой смешения. Истечение струи в затопленное пространство. Дальний след за плоским телом и за телом вращения.
- Кинетическая энергия турбулентности. Каскадный процесс переноса энергии. Закон Колмогорова-Обухова. Дифференциальные модели турбулентности.
- Обратное влияние пограничного слоя на внешний поток. Профильное сопротивление.
- Осреднение по Рейнольдсу и осреднение по Фавру. Связь между величинами, полученными различными осреднениями. Уравнения движения. Уравнения турбулентного пограничного слоя.
- Интегральное соотношение импульсов. Интегральное соотношение энергии.
- Турбулентный пограничный слой на продольно обтекаемой пластине. Преобразования координат. Интеграл Крокко. Теплопередача в турбулентном пограничном слое. Коэффициент восстановления. Параметр аналогии Рейнольдса.
В результате освоения дисциплины «Основы турбулентного пограничного слоя» студент должен:
Знать: формулу Буссинеска, модель Прандтля, модель Кармана, закон стенки, уравнения турбулентного пограничного слоя, закон Колмогорова-Обухова, интеграл Крокко, интегральные соотношения пограничного слоя, как решаются конкретные задачи, связанные с простейшими турбулентными течениями с помощью простых моделей замыкания.
Уметь: проводить осреднение уравнений по Рейнольдсу и по Фавру, решать простейшие задачи с помощью простых моделей замыкания.
Владеть: методами расчета уравнений турбулентного пограничного слоя с помощью простых моделей замыкания.
Рекомендуемая литература
- Theories of turbulence /edited by M. Oberlack and F.H. Busse. Springer-Verlag Wien, NewYork, 2002, 379 p.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука. 1978, 736 с.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука. 1969, 742 с.
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц Гидродинамика. М.: Наука. 1986, 736 с.
- Лапин Ю.В. Турбулентный пограничный слой в сверхзвуковых потоках газа. М.: Наука. 1982, 312 с.
Дополнительная литература
- Гиневский А.С., Иоселевич В.А., Колесников А.В., Лапин Ю.В. и др. Методы расчета пограничного слоя. Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа, 1978, т.11, с.155-304
