chap1_4(流体流动的结构).ppt

《chap1_4(流体流动的结构).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《chap1_4(流体流动的结构).ppt（23页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、作业作业(80)雷诺准数雷诺准数Re=du（无因次数群，推导）无因次数群，推导）Re2000 稳定的层流稳定的层流 4000 湍流湍流20004000 过渡区（过渡区（生产操作中，生产操作中，R Re e30003000，可视作湍流可视作湍流）Re=du=Re=du=Re=dG =u2(ud)惯性力粘性力惯性力粘性力 对流动量传递对流动量传递/分子动量传递分子动量传递当惯性力占主导地位时，当惯性力占主导地位时，Re较大，湍流程度大；较大，湍流程度大；当粘滞力占主导地位时，当粘滞力占主导地位时，Re较小，将抑制流体的流动。较小，将抑制流体的流动。流体流动的类型-层流及湍流1、雷诺试验1883年,

2、英国物理学家Osbone Reynolds作了如下实验。DBAC墨水流线玻璃管雷诺实验2、雷诺试验现象两种稳定的流动状态：层流、湍流层流、湍流用红墨水观察管中水的流动状态(a)层流(b)过渡流(c)湍流湍流：湍流：主体做轴向运动，同时有径向脉动 特征：流体质点的脉动 层流层流：*流体质点做直线运动 *流体分层流动，层间不相混合、不碰撞 *流动阻力来源于层间粘性摩擦力 过渡流过渡流：不是独立流型（层流+湍流），流体处于不稳定状态（易发生流型转变）生产中，一般避免过渡流型下操作。生产中，一般避免过渡流型下操作。3、实验分析（1）影响状态的因素：d,u,，Re是无因次数群：（2）圆形直管中 Re20

3、00 稳定的层流 Re 4000 稳定的湍流2000 Re 4000 不稳定的过渡流4.层流和湍流的区别层流和湍流的区别 判据判据：Re2000 稳定的层流稳定的层流 Re4000 湍流湍流特征特征（质点的运动方式不同）（质点的运动方式不同）层流层流：流体沿管轴作有规则的平行线状流动平行线状流动，各质点互不碰撞，互不混合。湍流湍流：总体轴向流动总体轴向流动+径向随机波动径向随机波动。质点作 不规则的杂乱 运动，并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。湍流质点的横向脉动和时均化湍流质点的横向脉动和时均化：在湍动流体中，质点不断相互混杂（旋涡-能直接观测到），从而发生动量交换，使得各个质点的运动速度不论在

4、大小和方向上都随时而变。瞬时速度的变化虽不规则，但又都围绕某一个平均值波动，这种现象称为“速度的脉动”，湍流流体的其它许多物理量，如：压强，传热时的温度，传质时的浓度也同样有脉动现象。横向脉动大大加强了动量，质量和热量的传递。（整体上为整体上为稳定的流动，任一点，不稳定稳定的流动，任一点，不稳定）流体在圆管内的速度分布及平均速度不同流体在圆管内的速度分布及平均速度不同 层流层流：抛物线分布，u=umax1-(r/R)2湍流湍流：由于质点强烈混合，截面上靠管中心部分各点速度彼此扯平，速度分布较均匀，靠管壁处，u较小，有一个滞流流动的薄层-滞流内层。u/umax=f(Re)=f(Remax)pg6

5、2pg62流体在直管内的阻力损失不同流体在直管内的阻力损失不同 层流层流：符合牛顿粘性定律，阻力来自流体本身粘性引起的内摩擦。湍流湍流：流体质点的剧烈脉动，碰撞和动量交换，产生了附加阻力-湍流应力。涡流粘度，不是物性，不可测，单位与同 层流和湍流的区别层流和湍流的区别 1.4.2 湍流的特点湍流的特点1.4.3 边界层及边界层理论边界层及边界层理论一、边界层概念及普兰特边界层理论一、边界层概念及普兰特边界层理论 u u uX0 x边界层的发展 层流边界层 过渡区 湍流边界层 边界层 umax Le 充分发展的流动 (a)层流 边界层 Le 充分发展的流动 (b)湍流 圆管内边界层的发展 当流速

6、较小时 流体贴着固体壁缓慢流过，（爬流）三、三、边界层分离现象边界层分离现象 (Boundary layer separationBoundary layer separation)流体绕固体表面的流动：流速不断提高，达到某一程度时，边界层分离流速不断提高，达到某一程度时，边界层分离边界层分离现象边界层分离现象 (Boundary layer separation)(Boundary layer separation)倒流 分离点u0 D ACCBxAB：流道缩小，顺压强梯度，加速减压BC：流道增加，逆压强梯度，减速增压CC以上：分离的边界层CC以下：在逆压强梯度的推动下形成倒流，产生大量旋涡

7、三、三、边界层分离现象边界层分离现象 (Boundary layer separationBoundary layer separation)边界层分离现象(Boundary layer separation)流体流过管束流体流过管束流体流过管束流体流过管束流体流过圆管流体流过圆管流体流过圆管流体流过圆管边界层分离对流动的影响边界层分离对流动的影响 边界层分离-大量旋涡-消耗能量-增大阻力。由于边界层分离造成的能量损失，称为形体阻力损失形体阻力损失。边界层分离使系统阻力增大。减小或避免边界层分离的措施：调解流速，选择适宜的流速，改变固体的形体。如汽车、飞机、桥墩都是流线型关于摩擦损失关于摩擦损失 hf 的计算的计算机械能衡算方程机械能衡算方程 hf 的计算目前主要靠经验式的计算目前主要靠经验式 hf 分为两类：分为两类：