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首先介绍湍流的若干特点,端流与层流的差异以及端流的表征方法。然后探讨应用奈维斯托克斯方程求解斋流问题的途径,后介绍圆管内湍流的求解问题。应当指出,净化板由于湍流流动的复杂性,目前尚不能完全用理论的方法解决湍流问题。满流的特点前已述及,层流流动是一种宏观上说来规则的流体流动。也就是说,流体的质点是有规则地层层向前流动:而湍流则是杂乱无章地在各个方向以大小不同的流速运动,流体的质点发生强烈地混合,但总的成平均的流动方向还是向前的。流体质点的这种不规则运动,使得其除在主流方向运动之外,还有各方向的附加脉动,亦即在流场的任意空间位置上,流体的流速与压力等物理量均随时间日呈随机的高频脉动。因此,质点的脉动是湍流基本的特点。
其次,由于湍流流体质点之间相互碰撞,净化板使得流体层之间的应力急剧增加。这种由于质点碰撞与混合所产生的湍流应力,较之由于流体粘性所产生的粘性应力要大得多。因此,流的流动阻力远远大于层流。这是湍流的又一特点。湍流的另一特点是由于质点的高颗脉动与混合,使得在图圆管中流体的速度分布与流动垂直的方向体的速度分布较层流均匀。图分别表示流体在圆管中作层流和湍流流动的速度分布。由图可见,在大部分区域,湍流速度分布较层流均匀,但在管壁附近,湍流的速度梯度又较层流陡纳。湍流的表征一时均量与脉动量如上所述,湍流中任一位置上的质点,除了在主流方向上的运动而外,还有附加的各方向上不规则的脉动,且随时间而变。图示出了这种图箭流中的速度脉动流动的典型图像。图中曲线表示某一位置处流体质点的速度在方向上的分量随时间的变化。
其它两个方向的速度分量亦随时间而变。由图可以看出,这种表面上似乎是杂乱无章的速度,若按一段时间一般几秒即可平均起来,则其值是恒定的,任一点上的速度在方向上的分量,只是围绕着相应的平均值上下被动。据此,可将任意一点的速度成两部分:一是按时间平均而得的恒定值,称为时均速度:另一个是因脉动而高于或低于时均速度的部分,称为脉动速度。在直角坐标系上,令之方向体质点的瞬时速度分别为,时均速度分别为亚亚,脉动速度分别为:,则它们之间的关系如下在十五,十除流速之外,湍流中的其它物理量,如温度压力密度等等也都是脉动的,亦可采用同样的方法来表征,如压力可以写成币+上述时均速度的定义,可以用数学式表达。以方向为例可以表达为亚式中,为能使,不随时间而变的一段时间,由于凿流中速度脉动的频率很高,故一般只需数秒即可满足上述要求。从徽观上讲,所有净化板瑞流流动均应属非稳态过程,因为流场中各物理量均随时间而变。通常我们所说的稳态湍流。系指这些物理量的时均值不随时间变化。
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本题附国的高位精液而维持恒定,管路中和两段的长度直径及相糙度均相同。某液体以一定流率流过管路,液体在流动过程中温度可视为不变。同:液体通过和两管段的枫失是否相等?此两管段的压力差是否相等?并写出它们的表达式。
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管擎的相箱度可取为,大气压为。求或风机的功率答:如本颗附图,贮槽内水位锥持不变。情的底部与内径为的钢质放水管相连,管路上装有一个阐阀,车间净化器距管路人口端处安有以水银为指示液的管压差计,其一臂与管道相连,另一臂通大气。
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测得水流过小孔的平均流速。与情内水而高度:的关系为,试求算放出水所需的时间设水的密度为又若槽中装满爆潮,其它条件不变放出煤油所需时间有何变化设煤油密度为?答:日日幽有一悦拌精,原盛有含量为质量分数,下同的水溶液。
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澍流瞬时流速可以用热线风速仪或激光测速仪测定,净化板而常规的速度测量仪表如毕托管只能测定时均流速。二湍流强度可以证明,湍流脉动速度的时均值为零,即。尽管如此,脉动速度的大小反陕了湍流的一些重要特性。
所有浙江净化板瑞流流动均应属非稳态过程
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它对干流体流动以及传热传质过程的速率有着重要的影响。对于层流,其长度可采用下式估算式中,:为进口段长度,:为管道内径,空气净化设备为以管内平均流速和管内径表示的雷诺数。三边界层分离与形体曳力边界层的一个重要特点是,在某些情况下,会出现边界层与固体壁面相脱离的现象。
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在流边界层中,靠近壁面的一薄层流体,仍然维持层流流动,空气净化设备称为层流内层或层流底层。在层流内层外缘处,有一层流体既非层流也非完全湍流,称为缓冲层。而后流体经缓冲层过渡到完全微流,称为端流主体或湍流核心。
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在化工过程中,细粒子在流体中的重力沉降属典型的爬流。下面通过对不可压缩流体的运动方程作适当处理建立爬流时的运动方程。根据上述讨论可知,当:很低时,作为近似,可将运动方程中的各惯性力项略去。
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对于任何层流流动问题,原则上都可以通过求解上述方程获得流动的速度分布,压力分布,进而求得流动的阻力。但对于湍流,则需对上述方程作适当变换后求解。然而,即使是对于简单的层流流动,由于方程本身的非线性特点。
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