Основные характеристики турбулентного движения

Структура турбулентного потока определяется скоростью движения потока, физическими свойствами жидкости, формой и размерами канала и др.

В процессе турбулентного движения непрерывно возникают и распадаются вихри различных масштабов. При турбулентном движении кривая распределения скоростей отличается от ламинарного большей сглаженностью. При турбулентном режиме основное изменение  происходит в 1% радиуса.

Несмотря на малую толщину, условия переноса в этой области очень сильно сказывается на интенсивности переноса.

Осредненная по времени скорость в данной точке определяется

Вязкость - характеризует сопротивление жидкости смещению ее слоев (является одним из основных физических свойств жидкости)

Сопротивление турбулентной жидкости характеризуется коэффициентом турбулентной вязкости  или (всех параметров характеризующих турбулентность, в т.ч. и скорости).

. Турбулентный поток условно может подразделить на ядро и пограничный слой, в котором происходит переход турбулентного движения в ламинарное.

Пограничный слой 1%. Однако, именно здесь происходят резкие изменение в протекании химико-технологических процессов, т.к. интенсивный перенос субстанций в ядре турбулентного потока сменяется на медленный молекулярный перенос в пограничном слое.

Основные уравнения переноса субстанций

( вспомним потенциалы переноса) Выделим _ж-ти с поверхностью .

Потенциалы переноса массы: плотность  или концентрация .

или масса i -го компонента смеси; объем жидкости;

Потенциалы переноса энергии энтальпия единица объема жидкости.

; -теплоёмкость среды;

Потенциал переноса количества движения единицы объема - в гидродинамических процессах:

.

Процессы переноса через поверхность  осуществляется двумя механизмами переноса: 1) молекулярным, 2) макроскопическим, т. е. конвективным;

Молекулярный перенос является определяющим в неподвижных средах и ламинарных потоках и описывается следующими уравнениями:

1.Перенос массы (1- ый закон Фика): коэффициент молекулярной диффузии

2.Перенос энергии (теплоты) - закон Фурье:

; ;

3.Перенос импульса:

(все уравнения аналогичны, т.к. сходны физические явления лежащие в основе переноса). Для газов аналогия полная, для жидкостей ограничена.

Таким образом, молекулярный перенос в общем виде может быть записан:

         

В случае конвективного переноса:  - плотность конвективного потока. В случае молекулярного и конвективного переноса ;