傳遞過程原理講課提綱06第五章湍流1

1、傳遞過程原理湘潭大學(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?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、下臨界之間為過渡區(qū)流體既可能是層流流動亦可能是湍流流動但不論處于何種流動均不穩(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除流動主體方向外，還有其他各方向上的附加脈動；②由于高頻脈動碰撞，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，使主體中沿與流動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(高頻脈動使質(zhì)點(diǎn)間的動量交換加強(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外界的輕微擾動使流層在流速方向形成橫向壓力的增大減小波動，這種波動又使流層產(chǎn)生更大幅度的波

3、動(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，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――時均量與脈動量①在任一時刻t有：????txxtxuuu??傳遞過程原理湘潭大學(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——表征了湍流過程中旋渦的平均大小或湍動的規(guī)模尺度。（因?yàn)閷τ趯?shí)際流體，根據(jù)勢函數(shù)意義可知：只要其空間不同二點(diǎn)處的速度梯度及就會產(chǎn)生有旋運(yùn)動。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)力由于湍流流動中脈動速度的極端復(fù)雜，因此NS方程無法直接用于解決相關(guān)的湍流問題。雷諾通

5、過將湍流表征為時均值與脈動值，對NS方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而得到湍流運(yùn)動時流體的運(yùn)動方程—－即雷諾方程。①幾條時均值計算規(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????????