Пограничный слой.

Вследствие трения, в газовом потоке вокруг обтекаемого тела или у стенки, образу­ется пограничный слой толщиной δ₀. В нем происходит изменение скорости газа от 0 до V_г. Пограничный слой имеет важное значение. Единого подхода к оценке характера движения нет. Существуют два пути к оценке движения в пограничном слое.

1. Согласно гипотезе Прандтля – Тейлора в пограничном слое движение ламинарно. Из-за отсутствия турбулентного движе­ния перенос вещества осуществляется за счет молекулярной диффузии.

2. В погранич­ном слое турбулентные пульсации постепенно затухают, приближаясь к поверхности стенки или обтекаемого слоя.

В диффузном подслое z<δ₀, у стенки молекулярная диффузия полностью преобла­дает над турбулентной.

На границе диффузионного подслоя коэффициенты молекулярной и турбулентной диффузии совпадают.

При обтекании тел, имеющих значительную кривизну, образование пограничного слоя сложно. Для цилиндра - на фронтальной части пограничный слой аналогичен слою на плоской стенке (рис.3). Однако переменные скорости движения газового потока вокруг цилиндра приводят к отрыву газовых струй от поверхности.

В

газ

газ А

С

Рис. 3. Схема движения газового потока в пограничном слое

Где А – точка набегания (V – min, P - max); В – точка противодавления (v-max, P - min), экваториальная плоскость.

Скорость газа плавно нарастает с точки набегания А с минимального до максимального значения в экваториальной плоскости В, давление уменьшается наоборот от максимума в точке А к минимуму в точке В, с последующим воз­растанием в кормовой части цилиндра (точка С). Поэтому в передней части цилиндра газы в по­граничном слое движутся в направлении градиента давления, в задней части - в проти­воположном направлении. Градиент давления тормозит слои газа в прилегающем к не­му слое и в некоторой точке С, а за экваториальной плоскостью полностью тормозит поток. В близи стенки возникает возвратное движение газа, слои газа оттесняются из по­граничного слоя. Образуется оторвавшийся пограничный слой в виде вихря. Отрыв вихря начинается при значениях критерия Рейнольдса:

Re_λ = V_λℓ / ν_г = 20

где ℓ - характерный линейный размер обтекаемого тела (для шара и ци­линдра - это диаметр).

При Re_λ = 100- 300 - давление за точкой отрыва турбулизуется.

Раздел 2. Теоретические основы пылеулавливания