化工傳遞過程基礎(chǔ)培訓(xùn)課件(文件)
【正文】 222yuxuxpyuuxuu xxxyxx ?????????????????? )(12222yuxuypyuuxuyyyyyx ?????????????? ???0??????yuxu yx Prandtl邊界層方程式的推導(dǎo) 采用 數(shù)量級(jí)分析法 ：當(dāng)流體流動(dòng)的 Re很大時(shí)， δ＜＜ x，甚至可以忽略不計(jì)。 225 21 cc ?? 231283252222)23()21(814115122???????????? ? nnnnncAcccf ???? ?542 ?? ????f ?????? ?? 11886 ?? Prandtl邊界層方程式的應(yīng)用 （ 1） 邊界層中的速度分布 ux ， uy： （ 2） 邊界層厚度 δ： （ 3） 曳力系數(shù) CD：設(shè)平壁寬度 b，長度 L，流體受到的總阻力為： xy xyuuffxuu )(2122000 ????? ?? 00000 uxyuxuxyufuu xx ???????? ??xuuu x???005,5, ??? 0Re55 ??? xxux??bdxyubdxAuCF LyxLsxDd ??????? ???0002021 ??? 其中： 第三節(jié) Karman邊界層積分動(dòng)量方程式 Karman邊界層積分動(dòng)量方程式的推導(dǎo) 方法：對(duì) Prandtl邊界層方程從 y=0到 y=δ進(jìn)行積分，然后根據(jù)速度分布求解。 bdxyubdxAuCF LyxLsxDd ??????? ???0002021 ???3000 23 LubbdxuF Ld ???? ??? ? 02030 ??????LD LubLuLubC ???? 第四節(jié) 邊界層分離 當(dāng)流體繞過圓柱或球體等流動(dòng)時(shí)， Re很小時(shí)阻力由粘性力引起； Re較大時(shí)摩擦阻力和形體阻力都有影響，而形體阻力取決于邊界層分離。 Kup ?? 2023 ?xuuxp?????? 00? 邊界層開始與固體表面分離的點(diǎn) S稱為 分離點(diǎn) ，其上 邊界層分離的結(jié)果 產(chǎn)生倒流和大量旋渦，形成極不規(guī)則的湍流區(qū)， 使得能量損失急劇加大 。 u0 加速減壓 減速 加壓 00 ??? ?yxyus 第六章 湍流 湍流是指 Re≥4000（圓形直管內(nèi)）的流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)間碰撞混合程度劇烈，阻力要大于層流。 脈動(dòng)的結(jié)果導(dǎo)致：① 流動(dòng)阻力加大 ；② 速度分布均勻 （但在近壁處存在層流內(nèi)層）。 三、湍流的表征 時(shí)均量、脈動(dòng)量和瞬時(shí)量 ux 湍流中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則，為非穩(wěn)定流動(dòng)，采 用統(tǒng)計(jì)方法或取平均值的方法進(jìn)行處理。 湍動(dòng)強(qiáng)度（湍流的激烈程度） 湍動(dòng)強(qiáng)度 I = 脈動(dòng)速度 /時(shí)均速度 用 代替 則： xu? xxx uuu ???xxx uuu ???_ __ _ _ __ _2xu ?____xu?0____ ??xuxzyxuuuuI)(31_ ___ _2_ ___ _2_ ___ _2?????? 第二節(jié) 流體湍流時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程式 引入瞬時(shí)速度等于時(shí)均速度與脈動(dòng)速度之和，且各脈動(dòng)速度的時(shí)均值為零，可將流體的湍流流動(dòng)理解為按時(shí)均速度在流動(dòng)，使得問題簡化。 _ ___ _ ___ _ _39。 )()(zuuyuuxuuzuuyuuxuu zxyxxxxzxyxx ?????????????????? ??)( zuuyuuxuuD uD xzxyxxx ????????? ??? )()()( _ ___ _ ____ ___ _ ____ ___ _ __2zxzxyxyxxxxx uuzuuyuxXDuD ?????????????????? ????????? 0)( ?????????zuuyuuxuu zxyxxx? 二、雷諾應(yīng)力 上述方程式多出 3項(xiàng)，因此可推知；湍流時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力除和層流相同的部分外，還存在一部分附加應(yīng)力。 rzzryzrxzrzyryyrxyrzxryxrxx????????? 第三節(jié) 渦流粘度與 Plandtl混合長 一、湍流應(yīng)力 1877年 Boussinesq提出假設(shè)，類似于粘性應(yīng)力，雷諾應(yīng)力可表示為： 二、 Plandtl混合長 1925年， Plandtl據(jù)層流和湍流之間動(dòng)量傳遞機(jī)理 的類似性，將分子動(dòng)量傳遞過程中平均自由程的概念 用于湍流，提出了混合長的假設(shè)。 Karmen等建議在 Re=4000～ 3202300范圍內(nèi)，將 光滑管中的流動(dòng)劃分為三個(gè)區(qū)域： （ 1）層流區(qū)： （ 2）過渡區(qū)： （ 3）湍流區(qū)： , 2 ?? CK ?? ?? nyu ???? ?? yuy 5 ??? ??? nyuy ?305 ?? ?y??? ??? yuy 50 ??? ??? nyuy ? ???? ??? nyuy ? 由此可以得到： （ 1）層流內(nèi)層厚度： 過渡區(qū)厚度： 湍流中心厚度： （ 2）圓管中心流速 或者
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