第七章粘性不可壓縮流體流動(dòng)課件.ppt

《第七章粘性不可壓縮流體流動(dòng)課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、流體力學(xué)（第七章粘性不可壓縮流體運(yùn)動(dòng)）同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院第七章作業(yè)(第十四周交)202頁(yè)7.17.47.87.167.21236頁(yè)8.18.28.78.128.13目錄緒論第一章流體及其主要物理性質(zhì)第二章流體靜力學(xué)第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)第四章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第五章相似原理和量綱分析第六章理想流體不可壓縮流體的定常流動(dòng)第七章粘性不可壓縮流體流動(dòng)第八章定常一元可壓縮氣流第九章計(jì)算流體力學(xué)第七章粘性不可壓縮流體流動(dòng)§7.1通道內(nèi)流動(dòng)的一般特征§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)§7.3總流伯努利方程§7.4圓管內(nèi)的沿程阻力和局部阻力損失計(jì)算§7.5邊界層基本理

2、論§7.6順流平板層流邊界層§7.7曲面分離和物體阻力§7.1通道內(nèi)流動(dòng)的一般特征狀態(tài)1、粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)雷諾試驗(yàn)雷諾試驗(yàn)說(shuō)明，當(dāng)流速不同時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)兩種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速小于某一值時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)作層流運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)流速大于某一數(shù)值時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)出現(xiàn)無(wú)規(guī)則的橫向脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即紊流運(yùn)動(dòng)。介于兩者之間的較小范圍成為過(guò)渡狀態(tài)。§7.1通道內(nèi)流動(dòng)的一般特征狀態(tài)b)流態(tài)判別因此，流動(dòng)狀態(tài)可以按管中速度值分為以下三種情況：管中流速達(dá)層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?；管中流速達(dá)流動(dòng)狀態(tài)由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞴苤辛鲃?dòng)為紊流管中流動(dòng)為層流管中的流動(dòng)處于不穩(wěn)定的過(guò)渡狀態(tài)在工程實(shí)

3、際中以下臨界雷諾數(shù)作為層流和紊流的流態(tài)判別準(zhǔn)則實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出，不論流體的性質(zhì)和管徑如何變化，下臨界雷諾數(shù)，上臨界雷諾數(shù)可達(dá)由于對(duì)不同的流道尺寸、流體的密度、粘度做流動(dòng)試驗(yàn)可得到不同的臨界速度，所以，用臨界速度來(lái)判別流動(dòng)狀態(tài)是非常不方便的。為了方便起見(jiàn)，根據(jù)相似原理，一般在工程上都采用雷諾數(shù)作為判別流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則數(shù)?！?.1通道內(nèi)流動(dòng)的一般特征狀態(tài)在工程上一般取圓管的下臨界雷諾數(shù)作為判別層流和紊流的準(zhǔn)則。流速減小，流動(dòng)由紊流變?yōu)閷恿?，?shí)驗(yàn)點(diǎn)按CK2K1A變化§7.1通道內(nèi)流動(dòng)的一般特征狀態(tài)c)損失與平均流速的關(guān)系流速增大，流動(dòng)由層流變?yōu)槲闪?，?shí)

4、驗(yàn)點(diǎn)按CBK2C變化對(duì)于層流區(qū)：對(duì)于紊流區(qū)：沿程阻力——流體沿流動(dòng)路程所受到的阻礙稱為沿程阻力，這種阻力來(lái)源于沿流程個(gè)流體微團(tuán)或流體層之間以及流體與固體壁之間的摩擦力。由沿程阻力所引起的能量損失稱為沿程損失。b)局部阻力——局部阻力是指流體流經(jīng)個(gè)局部障礙時(shí)，由于水流變形、方向變化、速度重新分布質(zhì)點(diǎn)間進(jìn)行劇烈的動(dòng)量交換而產(chǎn)生的阻力。由局部阻力所引起的能量損失稱為局部損失。§7.1通道內(nèi)流動(dòng)的一般特征狀態(tài)2、流動(dòng)阻力的兩種類型c)總能量損失——在實(shí)際流動(dòng)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)上述兩種類型的能量損失，在實(shí)際流體總流伯努利方程中能量損失項(xiàng)應(yīng)包括所取端面

5、間的所有能量損失。2）當(dāng)入口段的流速增大，超過(guò)臨界雷諾數(shù)，則入口段內(nèi)某處的邊界層既由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳎S著雷諾數(shù)的增大，轉(zhuǎn)變位置向入口處移動(dòng)。§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)由圓管入口段試驗(yàn)可知：3、管道入口段中的流動(dòng)1）當(dāng)流動(dòng)的雷諾數(shù)低于臨界值時(shí)，整個(gè)入口段為層流。3）紊流邊界層厚度的增長(zhǎng)比層流的增長(zhǎng)快，故紊流入口段要短些，且它的長(zhǎng)度很少依賴于雷諾數(shù)的大小，而與來(lái)流的擾動(dòng)程度有關(guān)；擾動(dòng)越大，入口段長(zhǎng)度越短。入口段流動(dòng)第七章粘性不可壓縮流體流動(dòng)§7.1通道內(nèi)流動(dòng)的一般特征§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)§7.3總流伯努利方程§7.4圓管內(nèi)的沿程阻力和

6、局部阻力損失計(jì)算§7.5邊界層基本理論§7.6順流平板層流邊界層§7.7曲面分離和物體阻力§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)1、圓管內(nèi)的充分發(fā)展層流流動(dòng)圓管內(nèi)流動(dòng)為不可壓縮定常粘性流動(dòng)§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)邊界條件：§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)沿z方向流動(dòng)：(1)速度分布(2)最大速度(r=0處）(3)流量§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)(4)平均速度(5)壓力降水頭式中：§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)2、圓管內(nèi)的充分發(fā)展紊流流動(dòng)（A）紊流流動(dòng)的研究方法圓管內(nèi)流體作紊流流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，相互混雜流體運(yùn)動(dòng)參

7、數(shù)如速度、壓力等均隨時(shí)間變化，因此，紊流運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是一種不穩(wěn)定的流動(dòng)，各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化稱為脈動(dòng)現(xiàn)象。研究層流運(yùn)動(dòng)的方法不能應(yīng)用到紊流中去，紊流的研究只能借助于半經(jīng)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)，即在一定的假設(shè)前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，參照層流運(yùn)動(dòng)，得出半經(jīng)驗(yàn)的規(guī)律。§7.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)B)紊流中瞬時(shí)值，時(shí)均值和脈動(dòng)值1）速度、壓力的瞬時(shí)值表示某時(shí)刻紊流流場(chǎng)中某點(diǎn)的真實(shí)值；2）時(shí)間平均速度、時(shí)間平均壓力表示在一定時(shí)間段內(nèi)紊流場(chǎng)中某空間點(diǎn)上的時(shí)間平均值，在過(guò)流斷面上不同點(diǎn)上的時(shí)均值是不同的；3）脈動(dòng)速度、脈動(dòng)壓力表示在某空間點(diǎn)上的速度、壓力的真實(shí)值于是

8、均值的差值；4）斷面平均速度表示過(guò)流斷面上所有點(diǎn)的時(shí)間平均流速對(duì)斷面的平均值?！?.2圓管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)通過(guò)參數(shù)時(shí)間平均值的引入使得紊流流場(chǎng)的研究工作得到簡(jiǎn)化，即用時(shí)間平均參數(shù)