ЭлБиб

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 2(10), 2013 г., [130-156]

УДК 532.542

Л. И. Высоцкий

(ФГБОУ ВПО «СГТУ им. Гагарина Ю. А.»)

К ВОПРОСУ ОБ АВТОМОДЕЛЬНОСТИ ТЕЧЕНИЙ

В ПРОДОЛЬНО-ОДНОРОДНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ ПОТОКАХ

В статье показано, что вопреки общепринятому мнению продольно-однородные

турбулентные потоки наилучшим образом удовлетворяют принципу кусочной автомо-

дельности. Выявлено, что в пределах каждой из пяти условных зон, на которые делятся

указанные потоки, распределение осредненных скоростей является автомодельным.

В то же время оказалось, что границы условных зон определяются значениями гло-

бального числа Рейнольдса и относительной шероховатости. Указанные утверждения

проверены с привлечением результатов обширных численных экспериментов. Диапа-

зон чисел Рейнольдса составлял от 4×10

до10

. Относительная шероховатость при

этом менялась от 0 до 0,1.

Ключевые слова: турбулентность, продольно-однородные потоки, осредненная

скорость, автомодельность, относительная шероховатость.

L. I. Vysotsky

(FSBEE HPE “SSTU Gagarin”)

ON THE ISSUE OF SELF-SIMILAR STREAMS IN THE

LONGITUDINALLY

UNIFORM TURBULENT FLOWS

The paper shows that longitudinally uniform turbulence flows give the best fit to the

principle of piecewise self-similarity contrary to popular belief. It is revealed that the flows

can be divided into five conventional zones. The averaged velocity distribution is self-similar

within each of the zone. At the same time, it was found that the boundaries of the conditional

zones are defined by values of global Reynolds number and by relative roughness.

The

specified

statements are proved by a lot of numerical simulations.

Range of Reynolds

numbers was from 4×10

to 10

. Herewith the relative roughness changed from 0 to 0.1.

Keywords: turbulence, longitudinally

uniform

flows, averaged speed, self-similarity,

relative roughness.

Введение.

На протяжении прошлого столетия многие исследователи в области

гидродинамики интенсивно развивали теоретические обоснования пробле-

мы турбулентности. Были предложены модели строения простейших тур-

булентных течений в связи с необходимостью выполнения массовых их

расчетов при решении прикладных задач. Поначалу они представлялись

весьма удачными. Под напором большого количества все более совершен-

ных экспериментальных данных простые модели постепенно усложнялись,

а полученные на их основе формулы совершенствовались. В первую оче-

редь это относится к формулам для расчета распределения осредненных

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека