Диссипация механической энергии в круглоцилиндрической трубе

Распределение диссипации энергии вдоль радиуса круглоцилиндрической трубы представляет интерес при решении таких задач, как расчет теплопередачи через поток воздуха в ограждающих конструкциях, расчет потерь напора в винтовых потоках, расчет циклонов с осевым и тангенциальным подводами пылесодержащего газа. В статье рассматриваются два вида одномерных осесимметричных потоков в круглоцилиндрической трубе: осевое (параллельноструйное) движение и вращение вокруг оси (вихрь Рэнкина). Для четырехслойной и двухслойной моделей осевого турбулентного потока рассчитана диссипация механической энергии в каждом слое. Аналогичный расчет выполнен для вихря Рэнкина при наличии вязкого подслоя. Используя принцип минимума диссипации, установлено значение радиуса, отделяющего квазитвердую часть вихря от его свободной (потенциальной) части. Предложена зависимость, аппроксимирующая распределение скорости жидкости в вихре Рэнкина.