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2025-01-16 15:38本頁面
【正文】 ? 是流體力學(xué)中最重要的一個準(zhǔn)則數(shù)！ 速度、密度和特征尺度的乘積，表征 慣性力 流體粘度，表征粘性力 41 湍流 /層流 ? 對于管內(nèi)流動， Re2300，流動轉(zhuǎn)為湍流。 –當(dāng)擾動占上風(fēng)，粘性的穩(wěn)定作用無法使擾動衰減下來，于是流動便變成紊流。 ? 粘性力 –總是抑制擾動的發(fā)展（想象一下粘稠的膠水） ? 慣性力 –是產(chǎn)生擾動的原因 39 湍流 /層流 ? 因此，是否發(fā)生湍流取決于 粘性力和慣性力的比值 。 ? 層流 –分層、有規(guī)律的流動，液層之間互不干擾 –發(fā)生在速度較低、粘性較大的情況下 ? 湍流 –流動速度發(fā)生無規(guī)律的脈動，各層之間流體相互滲透運(yùn)動 –發(fā)生在流速較高、或粘度較低的情況下 38 湍流 /層流 ? 層流的本質(zhì)：微小擾動隨時間的進(jìn)行而衰減 ? 湍流的本質(zhì)：微小的擾動隨時間的進(jìn)行而逐步放大。 ? 計(jì)算公式 ? 注意：熱傳導(dǎo)和對流均與溫度的 1次方成正比，而熱輻射與溫度的 4次方 成正比！ ? 高溫?fù)Q熱中，熱輻射非常重要！如水冷壁。 ? 分類： –自然對流（受熱引起浮力） –強(qiáng)制對流 ? 牛頓冷卻公式 對流換熱系數(shù) 33 熱輻射 (Radiation) ? 機(jī)理：通過電磁波進(jìn)行熱量傳遞。 導(dǎo)熱系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)熱量 32 對流換熱 (Convection) ? 機(jī)理：冷熱物質(zhì)由于流動而相互滲透引起的熱傳遞。 非穩(wěn)項(xiàng) 對流項(xiàng) 擴(kuò)散項(xiàng) 源項(xiàng) 29 守恒定律的歸一化 ? 。 ? 好處：統(tǒng)一的格式，使數(shù)值計(jì)算的編程更方便。 –左邊第一項(xiàng)：動能變化 –左邊第二項(xiàng)：內(nèi)能變化 –右邊第一項(xiàng)：質(zhì)量力做的功 –右邊第二項(xiàng)：面積力做的功 –右邊第三項(xiàng)：熱傳導(dǎo)傳入的能量 –最后一項(xiàng)：其他（如化學(xué)反應(yīng)） 28 守恒定律的歸一化 ? 前面的三大守恒定律其實(shí)可以寫成統(tǒng)一的格式 ? 物理意義：三大守恒定律具有相同的含義。 ? 對于不可壓縮流體（ ρ為常數(shù)）： 25 動量守恒定律 ? 又稱： NavierStokes方程（ NS方程） ? 物理意義：對于一微元控制體，滿足牛頓第二定律，即控制體動量的改變量等于所受的外力。 ? 物理意義 流入控制體的質(zhì)量 流出控制體的質(zhì)量 =控制體自身質(zhì)量的變化量 24 質(zhì)量守恒定律 ? 微分形式的三維流動連續(xù)性方程 ? 第一項(xiàng)：控制體內(nèi)流體質(zhì)量的改變。 ? 為何要有這么多理論模型（如邊界層、湍流、層流）？ – 動量方程是非線性的，難以求解。 ? 是流體力學(xué)的基礎(chǔ)，事實(shí)上，只要能夠得到滿足這三個守恒定律的解，就可以求解任何流體力學(xué)問題。 ? 是畢托管等測速裝置的原理。 – 沿 流線 方向積分（只有同在流線上的點(diǎn)，才能用伯努利方程表示） 21 伯努利方程 ? 第一項(xiàng)： U2/2g：稱為動壓頭。如鍋爐點(diǎn)火過程、風(fēng)機(jī)啟動等。如：鍋爐燃燒、風(fēng)機(jī)運(yùn)行、化工過程 … ? 非定常流動 – 流場內(nèi)的流動情況隨時間變化而變化。 – 第 2～ 4項(xiàng)：由于流體運(yùn)動空間位置發(fā)生變化產(chǎn)生的加速度，又稱遷移加速度（對流加速度， conversion acceleration） 19 定常流動與非定常流動 ? 定常流動 – 流場內(nèi)的流動情況不隨時間變化而變化。 ? 由于坐標(biāo)不再在流體質(zhì)點(diǎn)上，因此對加速度必須采用全導(dǎo)數(shù)的方法求得，又稱物質(zhì)導(dǎo)數(shù) 。 ? 在流體力學(xué)中的應(yīng)用更為廣泛。 ? 區(qū)別 – 拉格朗日法：將坐標(biāo)原點(diǎn)建立在流體質(zhì)點(diǎn)上，隨流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動。 ? 采用拉格朗日法時，速度和加速度只需對 r進(jìn)行求導(dǎo)即可，比較方便。 15 拉格朗日法 ? 該方法著眼于流體
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