流體力學(xué)9講--文庫(kù)吧
2025-09-10 18:40 本頁(yè)面
【正文】 ?—— 時(shí)均分量； f則實(shí)際紊流瞬時(shí)分量為時(shí)均量與脈動(dòng)量的疊加： （ 520） fff ???由（ 520），計(jì)算脈動(dòng)分量在時(shí)段 T的時(shí)間平均： 0111 000 ?????? ??? ffdtfTf dtTdtfT TTT （ 521） Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流運(yùn)動(dòng)的模化 采用時(shí)間平均值進(jìn)行?；?，在時(shí)間平均的意義上，恒定流動(dòng)是指流動(dòng)要素的時(shí)均量是恒定的。 如紊流中流速的時(shí)均分量 和 如果不隨時(shí)間變化，則流動(dòng)是恒定的。 u v紊流場(chǎng)的流線是反映時(shí)間平均流速方向的曲線。 紊流的均勻流也是對(duì)時(shí)間平均流場(chǎng)而言的 以后章節(jié)中講到紊流的流動(dòng)要素如流速、壓強(qiáng)等均采用其時(shí)均值，為書(shū)寫(xiě)方便，不加上短線，如斷面平均流速的時(shí)均值 就寫(xiě)作 u。 u Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流的近壁特征 流動(dòng)的邊界狀況對(duì)整個(gè)流動(dòng)是一個(gè)主要影響因素 。 受邊壁的約束，流體質(zhì)點(diǎn)在邊壁上流速為零，近壁區(qū)域的薄層內(nèi)流速梯度較大，粘性切應(yīng)力起主要作用，該層稱(chēng)為 粘性底層 ，該層內(nèi)流態(tài)為層流，因此又稱(chēng)為 層流底層 。 y x 紊流流核區(qū) 過(guò)渡層 粘性底層 紊流區(qū) Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流的近壁特征 y x 紊流流核區(qū) 過(guò)渡層 粘性底層 紊流區(qū) 粘性底層外為 紊流區(qū) ， 它包含一個(gè)很薄的 過(guò)渡層 和 紊流流核區(qū) 。 因此，紊流流動(dòng)有 3個(gè)流層： 層流區(qū)：粘性底層 紊流區(qū) 過(guò)渡層 紊流流核區(qū) Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流的近壁特征 對(duì)于圓管紊流，粘性層的厚度 可用下式計(jì)算： 0??? Re0d? （ 522） 0?與 Re成反比，大雷諾數(shù)流動(dòng)，粘性底層和過(guò)渡層常常小于 1mm。 還可以用下式計(jì)算： 0??? u?? （ 523） 摩阻流速 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流的近壁特征 （ 524） ??0??u是反映邊壁切應(yīng)力大小的流速尺度，稱(chēng)為 摩阻流速 。 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 紊 流 的沿程損失 明渠流的沿程損失 流道壁面類(lèi)型 流動(dòng)分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 工業(yè)管流的沿程損失系數(shù) Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流道壁面類(lèi)型 2 紊流的沿程損失 固體邊界壁面總不是絕對(duì)光滑的，突出于壁面的高度（ 特征高度 ）稱(chēng)為 絕對(duì)粗糙度 ，以 表示。 sk壁面粗糙度影響流動(dòng)阻力。 壁面粗糙度對(duì)紊流流動(dòng)阻力的影響還取決于紊流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)（尤其是 粘性底層的厚度 ）。 根據(jù)壁面粗糙度與粘性底層厚度的相對(duì)大小，可將流道壁面分成 3類(lèi)： 水力光滑（管）壁面 水力粗糙（管）壁面 過(guò)渡粗糙（管）壁面 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流道壁面類(lèi)型 2 紊流的沿程損失 Ⅰ 水力光滑（管）壁面 Ⅱ 水力粗糙（管）壁面 Ⅲ 過(guò)渡粗糙（管）壁面 Re較小，層流底層較厚，或粗糙度較小，使得 sk??0?如圖 ，這時(shí)，邊壁對(duì)水流的阻力主要是粘性切應(yīng)力，粗糙度幾乎不起作用。 Re較大，層流底層較薄，或粗糙度較大，使得 sk??0
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