litceysel.ru
добавить свой файл
1
РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ


ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ


УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета ФАР

В.А.Борисов

«___»___________2000 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «ТЕОРИЯ ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ»

для специальности 553112 «Теплофизика и молекулярная физика»


Форма обучения очная

Кафедра физики

Лекции - 20 час.

Самостоятельные занятия - 105 часов

Всего - 125 часов


Программу составил ________________________ Лебедев В.В.


Рабочая программа рассмотрена на научно-методическом семинаре кафедры физики «___»______________ 2000 г.


Заведующий кафедрой ____________________ Ш.А.Пиралишвили


Рыбинск, 2000



  1. Предисловие


Настоящая программа составлена в соответствии с «Государственным стандартом высшего профессионального образования» и отвечает требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки для специализации 553112 «Теплофизика и молекулярная физика».


  1. Цель преподавания дисциплины

Ознакомить обучающихся с современными представлениями о турбулентности, методах ее исследования, математических моделях и их практических приложениях к расчетам турбулентных течений. Базовая дисциплина - Механика жидкости и газа.


  1. Задачи изучения дисциплины

Сформировать глубокие систематические знания по важному разделу механики жидкости и газа - теории турбулентных течений, имеющей большое прикладное значение.


  1. Рекомендации по изучению курса

Следует уделить внимание физической стороне вопросов, связанных с турбулентными режимами течения жидкостей и газов. Для более глубокой проработки тем, обозначенных в лекциях, следует делать упор на самостоятельную работу обучающихся с научной литературой и монографиями.


Дисциплина читается в 11-ом семестре, форма контроля - экзамен.


2.Содержание дисциплины


  1. Введение

Неустойчивость ламинарных режимов течений и возникновение турбулентности. Случайные возмущения и их затухание. Явление перемежаемости. Переходные явления в пограничном слое. Кризис обтекания тел плохо обтекаемой формы. Влияние различных факторов на переход от ламинарной формы течения к турбулентной. Теория устойчивости, сравнение ее результатов с экспериментальными данными. (2 часа)


  1. Экспериментальные исследования турбулентных течений и их анализ

Измерение средних характеристик. Датчик для измерения пульсационных характеристик. Термоанемометр, принцип и режимы его работы. Характеристики турбулентности. Корреляция и масштабы, их классификация. Спектральный анализ. (2 часа)


  1. Некоторые сведения о внутренней структуре турбулентных течений

Вихревая структура турбулентного потока. Основные процессы, протекающие в турбулентном потоке: генерация, конвекция, диффузия, диссипация. Каскадная схема деградации вихрей. (2 часа)


  1. Осредненное и пульсационное давления. Гипотеза Рейнольдса. Уравнение Рейнольдса

Осреднение уравнений Навье-Стокса. Дополнительные турбулентные напряжения. Уравнения Рейнольдса. Тензор турбулентных напряжений. Проблема замыкания уравнений Рейнольдса. Перенос импульса, тепла и примесей в турбулентных течениях. Гипотезы Бусинеска, Фурье и Фике. Обобщенная гипотеза Бусинеска. Коэффициенты турбулентного переноса. (2 часа)



  1. Теория «пути смешения» Прандтля

Замыкание уравнений Рейнольдса. Первая и вторая теории пути смешения Прандтля. Пристеночная и свободная турбулентность. Применение теории пути смешения Прандтля к задачам о слое смешения и струйным течениям. Недостатки теории Прандтля. (2 часа)



  1. Особенности пристеночного течения турбулентного потока

Сравнение ламинарного и осредненного турбулентного течений у твердой стенки. Двухслойная схема пристенной турбулентности. Вязкий подслой и турбулентное ядро. Динамические скорость и длина. Логарифмический профиль скорости. (2 часа)

2.7. Турбулентные течения в трубах и канала.

Пристеночный и логарифмический слой. Многослойная схема течения. Опыты Никурадзе. Течения в гладких трубах. Изменение скорости на оси трубы. Приближения степенного закона. Законы сопротивления. Шероховатость. (2 часа)


  1. Турбулентный пограничный слой и методы его расчета

Эмпирический метод расчета турбулентного пограничного слоя с произвольным распределением скорости на его границе. Полуэмпирические и интегральные методы расчета. Некоторые современные методы расчета турбулентного пограничного слоя: моментные методы теории пограничного слоя. Пристенная подобласть. Тепломассоперенос в пристенной подобласти. Внешняя подобласть турбулентного пограничного слоя. Гипотеза Клаузера. (2 часа)


  1. Турбулентные модели уравнения переноса рейнольдсовых напряжений. « » модель турбулентности. Связка Прандтля- Колмогора. Обобщение « » модели на трехмерные сжимаемые течения в рамках обобщенной гипотезы Бусинеска. Модификации моделей второго порядка. Низкорейнольдсовая « » модель турбулентности. (2 часа)




  1. Применение численных методов к расчету трехмерных турбулентных течений

Тензорная форма записи исходных уравнений. Пример задачи о турбулентной затопленной струе. Другие примеры расчетов. Обзор по материалам печати. (2 часа)



  1. Литература


Основная

  1. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. -М.: Наука, 1987.-840 с.

  2. Хинце И.О. Турбулентность. Ее механизмы и теория. - М.: Физматгиз, 1963.-680 с.

  3. Рейнольдс А.Д. Турбулентные течения в инженерных приложениях. -М.: Энергия, 1979.-408 с.

  4. Шец Дж. Турбулентное течение. Процессы вдува и перемешивания. -М.: Мир, 1984.-247 с.

  5. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. -М.: Наука. Гл. ред. Физико-математической литературы, 1984-716 с.


Дополнительная

  1. Лапин Ю.В. Турбулентный пограничный слой в сверхзвуковых потоках газа. -М.: Наука, 1982.-312 с.

  2. Методы расчета турбулентных течений. Под ред. А.Д.Хомькина. -М.: Мир, 1984.-464 с.

  3. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Турбулентные течения. Модели и численные исследования. Обзор. // Изв. АН. Механика жидкости и газа. - 1994.-№ 4.- С. 4-27.