流体力学-课件12

1、第四章 不可压缩粘性流体的一元流动4-5 层流向紊流的过渡4-6 紊流的流速分布 紊流切应力 混合长度假说 圆管紊流的断面流速分布 4-7 圆管紊流的沿程损失系数层流向紊流的过渡书中第68页 图4-6 雷诺实验中的紊流 图4-7 某点速度的测量uuuudtTuT01紊流流动的特征随机性 统计意义上的确定性瞬时量 平均量 脉动量(1)紊流运动的随机性(2)紊流运动的模化方法时间平均法 系综平均法 各态遍历假说011110000ffdtfTfdtTdtfTffffdtTfTTTTVwvuIdtfTfT)(31122221022脉动分量的均方根值I为紊动强度uuuudtTuT01vFu利用动量定理于

2、图示控制体,有AvuuQF两边除A, 并取平均值dyduvudyduyuvudyduTT)(2121T称为紊动粘度T称为紊动粘度uya0yxlyuulAb涡体abluv)()(uutvAuumtvAmtAvutuuvAMx)(dyduvudyduyuvudyduTT)(2121uya0yxlyuulAb涡体abluvtAvutuuvAMx)(vuATtAvuMtTTx2dyduvudyduyuvuTTT)(212普朗特混合长度假说称为混合长度luya0yxlyuulAb涡体abluvdydulccucvdydulcu212122222212222212112)()()(dydullccldyd

3、ulccdydulccdydulc紊流流动的近壁特征 (ks)-绝对粗糙度/d (ks/d)-相对粗糙度(1)水力光滑壁面: (ks) 0(3)过渡粗糙壁面: 介于其间粘性底层 过渡层 紊流流核区(紊流核心区)粘性底层厚度VddReRe8 .320其中 Re 为雷诺数 为沿程阻力系数200*8Vu2*)(88VuVu6 .11Re6 .11*0*0uu圆管紊流的断面流速分布(1). 粘性底层(2). 紊流核心区2222*0)(dyduludykyududydukyukkyl*222*)()(4.0积分有Cykuuln*Re8 .32d厚度*2*00/yuuuuyudydu水力光滑管()5.8l

4、n5.2*yuu水力粗糙管()5.5ln5.2*yuuu层流与紊流速度分布的对比紊流 u层流 u水力光滑与水力粗糙速度分布的指数形式nayuu1max)(dayx0(a-y)Re41042.3 1041.1 1051.1 1062.0 1063.2 106n 6.0 6.6 7.0 8.8 10.0 10.0不能满足的条件dyduydyduary0000水力光滑管5.5ln5.2*yuuu利用上式, 可计算紊流流量75.1)2ln(Re5 .275.1ln5 .221*0*0020200VuruuVyrrrdrurrQVr9129.0)lg(Re035.218)(Re2*uVVd式(4-8a)利用实验结果进行修正后得8.0)lg(Re21此式即为紊流光滑管的卡门-普朗特方程75.4ln5.20*ruV水力粗糙管由此求出的平均速度为74.12lg21d将式(4-8a)代入上式5.8ln5.2*yuu经实验修正有679.1lg035.210r由式可知紊流水力粗糙管的沿程损失系数与雷诺数无关速度分布的指数形式nnrrryuu)1()(010maxydr0 x0(r0-y)动能修正系数动量修正系数)22)(12(12)2)(1(2)23)(13(12)2)(1(2)2)(1(22