傳遞過(guò)程原理講課提綱06第五章湍流1

1、傳遞過(guò)程原理湘潭大學(xué)化工學(xué)院48第五章湍流1臨界雷諾數(shù)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧魉鶎?duì)應(yīng)的臨界流速下的雷諾數(shù)Ree。下臨界Re≤2000必為層流；上臨界Re≥4000或Re12000。2上、下臨界之間為過(guò)渡區(qū)流體既可能是層流流動(dòng)亦可能是湍流流動(dòng)但不論處于何種流動(dòng)均不穩(wěn)定易受干擾而破壞1湍流的特點(diǎn)起因及表征1湍流的特點(diǎn):①除流動(dòng)主體方向外，還有其他各方向上的附加脈動(dòng)；②由于高頻脈動(dòng)碰撞，所產(chǎn)生的阻力比相應(yīng)情況下的分子粘性力dyduxH????要大得多

2、，后者幾乎可以忽略；dydux????③由于高頻脈動(dòng)，使主體中沿與流動(dòng)相垂直方向的速度變化即速度梯度很小，斷面dydux流速分布較均勻(高頻脈動(dòng)使質(zhì)點(diǎn)間的動(dòng)量交換加強(qiáng)，梯度減小)；④在壁面附近，速度梯度非常大，且有一極薄的層流底層。2湍流的起因①內(nèi)在原因：粘性使同一流層上、下面受到相反方向的剪力作用而構(gòu)成旋轉(zhuǎn)(渦流)力矩導(dǎo)致形成渦旋。②外在原因：A外界的輕微擾動(dòng)使流層在流速方向形成橫向壓力的增大減小波動(dòng)，這種波動(dòng)又使流層產(chǎn)生更大幅度的波

3、動(dòng)(共振波，Magnus效應(yīng))，并促使流層中旋渦的產(chǎn)生；B物體形狀導(dǎo)致邊界層分離，產(chǎn)生逆向壓力梯度而形成旋渦；C當(dāng)旋渦旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度較大時(shí)，有可能使旋渦所受的外力(在流體中即為壓差)克服其阻力而脫離原流層(流線)進(jìn)入新的流層(流線)；D各流層中旋渦的交換在宏觀上形成了湍流。3湍流的表征方法――時(shí)均量與脈動(dòng)量①在任一時(shí)刻t有：????txxtxuuu??傳遞過(guò)程原理湘潭大學(xué)化工學(xué)院50另還可定義：或其他形式的關(guān)聯(lián)（相關(guān)）系數(shù)。??22yxyxy

4、xuuuuR?????Ly的意義——表征了湍流過(guò)程中旋渦的平均大小或湍動(dòng)的規(guī)模尺度。（因?yàn)閷?duì)于實(shí)際流體，根據(jù)勢(shì)函數(shù)意義可知：只要其空間不同二點(diǎn)處的速度梯度及就會(huì)產(chǎn)生有旋運(yùn)動(dòng)。亦即由于xuyuyx?????21yxyxyuyu?????的存在，使點(diǎn)1、2的速度不相同而存在速度梯度。）21xxuu??，2湍流運(yùn)動(dòng)方程（雷諾方程）與雷諾應(yīng)力1雷諾方程與雷諾應(yīng)力由于湍流流動(dòng)中脈動(dòng)速度的極端復(fù)雜，因此NS方程無(wú)法直接用于解決相關(guān)的湍流問(wèn)題。雷諾通

5、過(guò)將湍流表征為時(shí)均值與脈動(dòng)值，對(duì)NS方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而得到湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)流體的運(yùn)動(dòng)方程—－即雷諾方程。①幾條時(shí)均值計(jì)算規(guī)則a.xuxuxx???????????yuyuyy?????????????zuzuzz???????????b.0??????????????xuxuxx0????????????????yuyuyy0??????????????zuzuzzc.yxyxyxuuuuuu????②經(jīng)雷諾轉(zhuǎn)換后的連續(xù)性方程????????