[工學(xué)]流體力學(xué)_第四章(編輯修改稿)
2025-02-15 11:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 一、 紊流流動(dòng)、時(shí)均值、脈動(dòng)值、時(shí)均定常流動(dòng) 1. 紊流流動(dòng) 流體質(zhì)點(diǎn)相互摻混，作無定向、無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)在時(shí)間和空間都是具有隨機(jī)性質(zhì)的運(yùn)動(dòng) ,屬于非定常流動(dòng) 。 一、 紊流流動(dòng)、時(shí)均值、脈動(dòng)值、時(shí)均定常流動(dòng) (續(xù) ) 、脈動(dòng)值 在時(shí)間間隔 ?t 內(nèi)某一流動(dòng)參量的平均值稱為該流動(dòng)參量的 時(shí)均值 。 ????txix dtvtv01xiv瞬時(shí)值 ????ti dtptp01ip 某一流動(dòng)參量的瞬時(shí)值與時(shí)均值之差，稱為該流動(dòng)參量的脈動(dòng)值 。 xxix vvv ??? ppp i ???時(shí)均值 脈動(dòng)值 第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 一、 紊流流動(dòng)、時(shí)均值、脈動(dòng)值、時(shí)均定常流動(dòng) (續(xù) ) 空間各點(diǎn)的時(shí)均值不隨時(shí)間改變的紊流流動(dòng)稱為 時(shí)均定常流動(dòng)，或定常流動(dòng)、準(zhǔn)定常流動(dòng) 。 第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 二、 紊流中的切向應(yīng)力 普朗特混合長度 層流： 摩擦切向應(yīng)力 dydv xv ??? ??紊流： 摩擦切向應(yīng)力 附加切向應(yīng)力 tv ??? ??液體質(zhì)點(diǎn)的脈動(dòng)導(dǎo)致了質(zhì)量交換，形成了動(dòng)量交換和質(zhì)點(diǎn)混摻，從而在液層交界面上產(chǎn)生了紊流附加切應(yīng)力 + 由動(dòng)量定律可知： 動(dòng)量增量等于紊流附加切應(yīng)力△ T產(chǎn)生的沖量 xyxx vtvAvmtT ???????????? ?? xyt vv ???? ??第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 二、 紊流中的切向應(yīng)力 普朗特混合長度 (續(xù) ) a b dydvllyvyvv xxxx ????? )()(1b a dydvllyvyvv xxxx ????? )()(2(1)流體微團(tuán)在從某流速的流層因脈動(dòng) vy39。進(jìn)入另一流速的流層時(shí)，在運(yùn)動(dòng)的距離 l（普蘭特稱此為混合長度）內(nèi)，微團(tuán)保持其本來的流動(dòng)特征不變。 普朗特假設(shè) : (2)脈動(dòng)速度與時(shí)均流速差成比例 第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 二、 紊流中的切向應(yīng)力 普朗特混合長度 (續(xù) ) (續(xù) ) dydvlCvCv xlxly ????應(yīng)具有相同數(shù)量級與 39。39。 xy vv?xyt vv ???? ???dydvdydvldydvlCCvv xxxxyt22221 )( ??? ???????dydvlvvv xxxx ?????? )(2121第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 三、圓管中 紊流的速度分布和沿程損失 (續(xù) ) (1)光滑平壁面 假設(shè)整個(gè)區(qū)域內(nèi) ? = ?w=常數(shù) ??yyvyv xx ???? ????wv ?*?**yvvvx ???y22 )(dydvl x?? ?kyl ?Cykvv x ?? ln1*ydykvdv x 1*?粘性底層內(nèi) 粘性底層外 因 切向應(yīng)力速度 (摩擦速度 ) ???第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 三、圓管中 紊流的速度分布和沿程損失 (續(xù) ) (續(xù) ) (2)光滑直管 具有與平壁近似的公式 **?? ?yvvv x)( **m a x ?? ?yvvv x)()( **0* ???? ?? vvrvv速度分布 : 最大速度 : 平均速度 : 第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 三、圓管中 紊流的速度分布和沿程損失 (續(xù) ) (續(xù) ) (2)光滑直管 (續(xù) ) 其它形式的速度分布 :(指數(shù)形式 ) nxxryvv )(0m a x?)2)(1(2m a x ??? nnv vx Re n v/vxmax ? ? ? ?610)~( ?10/1平均速度 : 第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 三、圓管中 紊流的速度分布和沿程損失 (續(xù) ) (續(xù) ) (3)粗糙直管 *?? ?yvv x)( 0*m a x ?? ?rvv x)( 0* ?? ?rvv速度分布 : 最大速度 : 平均速度 : 第四節(jié) 流體的紊流流動(dòng) 三、圓管中
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