流體力學9講--文庫吧資料
2024-10-08 18:40本頁面
【正文】 實驗結果簡圖 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 尼古拉茲的流動分區(qū)與阻力系數(shù) 表達式 ?首先流動有流態(tài)分區(qū)，分為層流、過渡流態(tài)與紊流；然后對紊流再按壁面粗糙度分為水力光滑區(qū)、紊流粗糙區(qū)、過渡區(qū)。 著名的阻力實驗：由尼古拉茲阻力實驗結果給出了至今仍在使用的阻力系數(shù)計算式。有了上述關于紊流特征的基礎，現(xiàn)在可以討論紊流沿程阻力系數(shù)的表達式。 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 這里講的紊流的沿程損失規(guī)律適用于均勻流或漸變流 。 Re較大，層流底層較薄，或粗糙度較大，使得 sk??0?幾乎不存在層流底層，這時邊壁對水流的阻力主要是粗糙度，而粘性切應力幾乎不起作用。 壁面粗糙度對紊流流動阻力的影響還取決于紊流的流動結構（尤其是 粘性底層的厚度 ）。 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 流道壁面類型 流動分區(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） —— 流道壁面類型 2 紊流的沿程損失 固體邊界壁面總不是絕對光滑的，突出于壁面的高度（ 特征高度 ）稱為 絕對粗糙度 ，以 表示。 因此，紊流流動有 3個流層： 層流區(qū)：粘性底層 紊流區(qū) 過渡層 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 對于圓管紊流，粘性層的厚度 可用下式計算： 0??? Re0d? （ 522） 0?與 Re成反比，大雷諾數(shù)流動，粘性底層和過渡層常常小于 1mm。 受邊壁的約束，流體質點在邊壁上流速為零，近壁區(qū)域的薄層內(nèi)流速梯度較大，粘性切應力起主要作用，該層稱為 粘性底層 ，該層內(nèi)流態(tài)為層流，因此又稱為 層流底層 。 紊流的均勻流也是對時間平均流場而言的 以后章節(jié)中講到紊流的流動要素如流速、壓強等均采用其時均值，為書寫方便，不加上短線，如斷面平均流速的時均值 就寫作 u。 如紊流中流速的時均分量 和 如果不隨時間變化，則流動是恒定的。 在時間平均的意義上，脈動量的時間平均為零。 由于紊流的各流動要素存在時間平均值這樣一種規(guī)律， 采用時間平均值作為紊流運動要素的描述 便成為工程設計和研究中廣泛采用的方法。 t u 0 t u 0 嚴格講，紊流是非恒定的，在時間平均的意義上才有恒定流 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流運動的模化 紊流脈動使得流動要素會產(chǎn)生較大的瞬時值，尤其對于大能量的水流，瞬時值尤為重要。 從實驗觀測看出，雖然流動要素的瞬時值具有隨機脈動性，但長時間的統(tǒng)計看出，它是在某一平均值（如圖中虛線所示）的上下脈動，即瞬時值的長時間平均值是一個固定值。 這種脈動是因為不同的渦體通過該點造成的。 盡管實驗控制流量不隨時間改變（恒定流），但是相互摻混使得流區(qū)內(nèi)各點的流速、壓強等運動要素在空間、時間上均具有隨機性質的脈動，如圖為某一固定點的流動要素瞬時值示意圖。作業(yè)中的問題 1 關于壓力分布 2 曲面壓力的水平壓力分布與壓力體 水平壓力畫在垂直投影面上 壓力體要標出壓力方向 作業(yè)中的問題 3 流線與跡線方程 4 由能量方程解題 ，需要標明所取斷面位置和基準面 跡線微分方
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