Уточнение характеристик турбулентного пристеночного течения в гладком канале с учетом нестационарности вязкого подслоя

С учетом экспериментальных данных по продольным и нормальным к стенке турбулентным пульсациям скорости и коэффициента корреляции между ними получено выражение для турбулентной и вязкой составляющих трения в пристенной зоне течения. На основе уточненного значения вязкой компоненты трения получена толщина слоя вязкого течения, которая оказалась зависящей от коэффициента гидравлического сопротивления . Рассмотрено нестационарное течение в зоне влияния вязких напряжений на основе модифицированной модели Эйнштейна и Ли, в которую введена изменяющаяся скорость на верхней границе вязкого слоя. С учетом этого условия получено решение динамического уравнения в виде профиля скорости, зависящего от времени и расстояния от твердой границы потока. Данное распределение скоростей справедливо для буферной зоны, в которой осуществляется переход от слоя вязкого течения к слою постоянного турбулентного напряжения. Для профилей скорости в слое постоянного турбулентного напряжения уточнены параметр Кармана и вторая константа турбулентности на основании данных измерений, выполненных в гладком канале с помощью лазерного измерителя скорости. Предложена модель перемежающегося течения в буферной зоне, согласно которой в разные моменты времени вязкое течение разрушается и заменяется турбулентным течением с логарифмическим распределением скоростей. Для расчета скорости течения в буферной зоне предложено использовать коэффициент перемежаемости, который учитывает время существования турбулентного течения, отнесенного к общему времени реализации процесса. Анализ показал, что коэффициент перемежаемости изменяется с расстоянием от твердой границы и количественно близок к интегралу вероятности. Распределение скоростей, полученное на основе предложенных подходов, подтверждается данными измерений ряда авторов.