浙江大学化工原理课件chap

1.5边界层及边界层理论

一、边界层概念及普兰特边界层理论二、边界层的形成和发展三、边界层分离1.6湍流1.7流速、流量的测量1.7.1变压头流量计1.7.2变截面流量计幻灯片6目录第一章流体力学基础浙江大学本科生课程1第一章流体力学基础1.5边界层及边界层理论1904年，普兰特凭他丰富的经验和物理直觉，提出了著名的边界层理论。他在海德贝尔格的数学年会上宣读了“具有很小摩擦的流体运动”，证明了绕固体的流动可以分为两个区域，一是物体附近很薄的一层(边界层)，其中摩擦起着主要的作用；二是该层以外的其余区域，这里摩擦可以忽略不计。 边界层理论的重大意义在于，在人们还不可能求解完整的N—S方程以前，解决了阻力问题，使人类的飞行至少提前了半个世纪。同时，它还是奇异摄动理论中匹配渐近展开法的雏形。 所以，普兰特不愧是近代流体力学的奠基人。浙江大学本科生课程2第一章流体力学基础1.5边界层及边界层理论一、边界层概念及普兰特边界层理论浙江大学本科生课程3第一章流体力学基础二、边界层的形成和发展

浙江大学本科生课程4第一章流体力学基础浙江大学本科生课程5第一章流体力学基础三、边界层分离流线型浙江大学本科生课程6第一章流体力学基础1.6湍流一、湍流的特点浙江大学本科生课程7第一章流体力学基础二、湍流产生的原因湍流的产生与涡体的产生密切相关。设流体原来直线层流运动，由于某种原因的干扰，流层发生波动；波峰上面压力变小，下面压力变大；同理波谷。于是波动进一步加大；最终发展成涡体。涡体形成后，由于其一侧旋转切线速度与流动速度一致，故流速较大，压强较小，而另一侧旋转切线速度与流动速度相反，故流速较小，压强较大。在其两侧压差作用下，涡体将由一层转到另一层。浙江大学本科生课程8第一章流体力学基础三、雷诺方程及湍流应力

如果采用速度和压力的瞬时值，则连续性方程和N-S方程对于湍流仍然成立。但由于湍流运动的特性尺寸均很小，在求方程的数值解时必须将求解区域划分成很细的网格，目前计算机的储存量和计算时间还不能做到。故常将连续性方程和N-S方程时均化。由此得到的方程组称为雷诺方程。连：N-S方程：浙江大学本科生课程9第一章流体力学基础浙江大学本科生课程10第一章流体力学基础时均化后，产生雷诺应力项。如何解决雷诺应力与时均速度的关系，就出现了许多湍流数值模型。------雷诺方程浙江大学本科生课程11第一章流体力学基础1.7流速、流量的测量1.7.1变压头流量计1、测速管：又称皮托（Pitot）管变压头流量计变截面流量计测速管孔板流量计文丘里流量计浙江大学本科生课程12第一章流体力学基础测umax平均速度流量1.7.1变压头流量计浙江大学本科生课程13第一章流体力学基础1.7.1变压头流量计浙江大学本科生课程14第一章流体力学基础1.7.1变压头流量计2．孔板流量计结构浙江大学本科生课程15第一章流体力学基础1.7.1变压头流量计测量原理：浙江大学本科生课程16第一章流体力学基础1.7.1变压头流量计浙江大学本科生课程17第一章流体力学基础1.7.1变压头流量计浙江大学本科生课程18第一章流体力学基础1.7.1变压头流量计浙江大学本科生课程19第一章流体力学基础优点：构造简单，制造和安装都很方便缺点：机械能损失（称之为永久损失）大当d0/d1=0.2时，永久损失约为测得压差的90%，常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失也有75%。安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段，上游长度至少应为10d1，下游为5d1

1.7.1变压头流量计使用注意事项：浙江大学本科生课程20第一章流体力学基础1.7.1变压头流量计浙江大学本科生课程21第一章流体力学基础总结：变压头流量计的特点是文丘里流量计的缺点：加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置，优点：其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。1.7.1变压头流量计浙江大学本科生课程22第一章流体力学基础1.7.2变截面流量计浙江大学本科生课程23第一章流体力学基础pA测量原理：先按理想流体推导，此时摩擦力为零。浙江大学本科生课程24第一章流体力学基础考虑到实际转子不是圆柱状、流体非理想，将上式加一校正系数