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Wall region turbulent flow under high mass fluxes over a flat plate

1969; Elsevier BV; Volume: 24; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1016/0009-2509(69)85029-3

1873-4405

Darsh T. Wasan, S. S. Randhava, P.Suresh Babu,

Particle Dynamics in Fluid Flows

In mass transfer operations, the surface, past which the fluid moves has the additional property of acting as the source or sink of material for the flowing stream. The diffusing molecules carry momentum with them, which effects the original velocity distribution, which in turn effects the mass transfer process itself. The problem of mass-transpired boundary layers in turbulent flow has been analyzed with particular emphasis on the region in the immediate vicinity of the wall. The combined effect of the viscous and turbulent stresses has been taken into account. Theoretical results have been expressed in terms of the dimensionless velocity, U+, and eddy viscosity, ϵ/ν as a continuous function of the dimensionless distance parameter y+. It is observed that the effect of the turbulent stresses is substantial, particularly at high transpiration rates. It is also shown that substantial differences, mainly in the case of injection, exist between the momentum profiles of an external and internal flow system. It has been also concluded that the eddy diffusivity close to the wall varies with the cubic power of the distance measured from the wall under both low and high mass flux conditions. Dans les opérations de transfert massif, la surface que doit suivre le fluide devient également la source ou le dépositaire de matières pour le courant. Les molécules diffusantes portent une quantité de mouvement avec elles, ce qui provoque la distribution de vélocité initiale qui provoque à son tour le processus de transfert massif lui-même. Le problème des couches limites de transfert massif dans le débit turbulent a été analysé tout particulièrement dans la zone toute voisine de la paroi. Il a été tenu compte des effets combinés des tensions de viscosité et de turbulence. Les résultats théoriques ont été exprimés en fonction de la vélocité sans dimension, U+, et de la viscosité de remous , ϵ/ν comme fonction continue du paramètre de distance sans dimension y+. L'effet des tensions turbulentes s'est avéré être important, tout particulièrement à des taux de transfert élevé. Il est également démontré qu'il existe des différences importantes, surtout dans le cas de l'aspiration, entre les profils de quantité de mouvement d'un système de débit extérieure ou intérieure. On a aussi pu conclure que la diffusibilité du remous près de la paroi varie selon le cube de la distance de la paroi, que les conditions de flux massif soient élevées ou non. In Masseübertragungsvorgängen hat die Oberfläche, an der die Flüssigkeit vorbeiströmt, die zusätzliche Eigenschaft als Quelle oder Sumpf für das Material des Stromes zu fungieren. Die diffundierenden Moleküle bestizen einen Impuls, der die ursprüngliche Geschwindigkeitsverteilung beeinflsst, die dann wiederum den Massenübergangsporozess selbst beeinflusst. Das Problem der Grenzschichten in turbulenter Strömung wurde insbesonders im Hinblick auf das Gebiet in der unmittelbaren Nachbarschaft der Wand untersucht. Die kombinierte Wirkung der inneren Reibung und der Turbulenz-spannungen wurde in Betracht gezogen. Die theoretischen Ergebnisse wurden durch die dimensionslose Geschwindigkeit U+ und Wirbelviskosität ϵ/ν als kontinuierliche Funktion des dimensionlosen Distanzparameters y+ zum Ausdruck gebracht. Es wurde festgestellt, dass die Wirkung der Turbulenzkräfte bedeutend ist, insbesonders bei hohen Übertragungsraten. Es wird ferner gezeigt, dass besonders hinsichtlich der Saugwirkung, bedeutende Unterschiede zwischen den Impulsprofilen eines Asusen- und eines Innen-Stromsystems bestehen. Schliesslich wird festgestellt, dass die Wirbelstrom-Diffusivität in der Nähe der Wand sich kubisch mit dem von der Wand gemessenen Abstandändert, und zwar sowohl unter niedrigen als unterhohen Mengenströmungsbedingungen.