化工傳遞過程基礎(chǔ)培訓(xùn)課件-文庫吧資料
2025-01-02 08:49本頁面
【正文】 ，得： 左側(cè)第一項(xiàng) 而且： 即為不可壓縮流體穩(wěn)態(tài)湍流時的時均運(yùn)動方程式（ x方向） ，稱為雷諾方程式。 _ ___ _ ___ _ _39。 Reynold將瞬時速度等于時均速度與脈動速度的方程代入到以應(yīng)力表示的運(yùn)動微分方程式中，然后取時均值，導(dǎo)出相應(yīng)的湍流運(yùn)動方程式，過程稱為雷諾轉(zhuǎn)換。 湍動強(qiáng)度（湍流的激烈程度） 湍動強(qiáng)度 I = 脈動速度 /時均速度 用 代替 則： xu? xxx uuu ???xxx uuu ???_ __ _ _ __ _2xu ?____xu?0____ ??xuxzyxuuuuI)(31_ ___ _2_ ___ _2_ ___ _2?????? 第二節(jié) 流體湍流時的運(yùn)動方程式 引入瞬時速度等于時均速度與脈動速度之和，且各脈動速度的時均值為零，可將流體的湍流流動理解為按時均速度在流動，使得問題簡化。 0 θ （ 1）時均量 取 0～ θ內(nèi) ux的時間平均值 ，稱為 時均速度 ： ????? 01 duuxx （ 2）脈動量 實(shí)際速度和時均速度之差稱為 脈動速度 （其值可正可負(fù)）： 且： （ 3）瞬時量 瞬時速度等于時均速度與脈動速度之和。 三、湍流的表征 時均量、脈動量和瞬時量 ux 湍流中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動極不規(guī)則，為非穩(wěn)定流動，采 用統(tǒng)計(jì)方法或取平均值的方法進(jìn)行處理。 旋渦的形成 （ 1） 流體具有粘性 ，相鄰流層間構(gòu)成力偶，是產(chǎn)生旋渦的基本因素； （ 2） 流層的波動 （或產(chǎn)生邊界層分離），在橫向壓力和剪應(yīng)力的雙重作用下導(dǎo)致了旋渦的形成。 脈動的結(jié)果導(dǎo)致：① 流動阻力加大 ；② 速度分布均勻 （但在近壁處存在層流內(nèi)層）。 第一節(jié) 湍流的特點(diǎn)、形成、表征 一、湍流的特點(diǎn) 湍流是在高 Re數(shù)下發(fā)生的流動過程， 特點(diǎn) 流體向前流動時伴隨不規(guī)則的脈動，混合劇烈，流動參數(shù)隨時發(fā)生變化。 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，質(zhì)點(diǎn)間碰撞混合程度劇烈，阻力要大于層流。邊界層分離是形成旋渦的重要來源，旋渦導(dǎo)致形體阻力，為產(chǎn)生局部阻力的主要原因。 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 。 影響 流體流過曲面時，夾在主流和固體表面間的邊界層，在加速減壓階段，雖受到粘性力的作用而減小，但仍能向下游流動；而在減速加壓階段，同時受到粘性力和逆向壓力的作用，緊貼壁面的流體速度迅速下降，當(dāng)?shù)竭_(dá) S點(diǎn)時所有的動能耗盡，出現(xiàn) 停滯 。 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時， Re很小時阻力由粘性力引起； Re較大時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。 流體沿平版壁面流動時層流邊界層的近似解 （ 1） 速度分布 ：不可壓縮流體作穩(wěn)態(tài)二維流動時，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定層流邊界層內(nèi)速度分布與拋物線形狀相似，即： 其中系數(shù) ai由相應(yīng)的邊界條件確定，見 8789頁。 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邊界層積分動量方程式 Karman邊界層積分動量方程式的推導(dǎo) 方法：對 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。 （采用 O代表數(shù)量級） （ 1）取 x為距離的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量級，用 O（ 1）表示，記 x=O（ 1）； （ 2）取 u0為速度的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量級，用 O（ 1）表示，記 u0=O（ 1）及 ux=O（ 1） ； （ 3）取 δ的數(shù)量級為 O（ δ），記 δ=O（ δ）及 y=O（ δ） ； （ 4）由二維連續(xù)性方程式 知： （ 5）其余數(shù)量級： 0?????? yuxu yx )1(Oxu x ??? )1(Oyu y ?? )(?Ou y ? )1(?yu x?? )1(222?Oyu x ???)(22?Oxu y ??? )1(22?Oyu y ???)1(22Oxu x ??? )(?Oxy ??? 根據(jù)以上討論
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