传播过程的第五部分原则.pptVIP

第五章 湍 流;5.1 湍流的特点与表征;一、湍流的特点;1.时均量与脉动量 ;时均速度; 微观上，湍流流动应属非稳态过程，因为流场中各物理量均随随时间而变。;一维湍流 ;2.湍流强度;例： 用热线风速仪测定湍流流场中某一点的瞬时流速值如下(以毫秒计的相等时间间隔): ux(cm/s): 77，78，75，75，70，73，78，83，81，77，72 试计算该点处的时均速度及湍流强度。;(2) 脉动速度 ;5.1 湍流的特点与表征; 雷诺转换：将动量传递的变化方程取时均值，获得湍流运动方程。; 时均值运算法则：;连续性方程的雷诺转换;x 方向以应力表示的运动方程为例：;取时均值;层流;雷诺方程中，以时均值代替瞬时值，方程多3项：; y 和 z方向的运动方程进行雷诺转换后，可得出相应的雷诺应力：; 雷诺方程中，有9个雷诺应力，其中3个为法向应力，其余6个为剪应力。 ;5.1 湍流的特点与表征;一、波希尼斯克的湍应力公式;普兰德假定 ( I );流体层(y , y+l′)，(y－l′, y) 之间的动量交换：; 单位时间单位面积上?层流体内动量（通量）增加的平均值为;为获得 与时均速度的关系，普兰德又假定 ;ε与 l 的关系 ;5.1 湍流的特点与表征;湍流边界层由3层组成，其应力特点如下：;层流内层;定义;湍流核心;无量纲速度分布; 对于光滑圆管，用尼古拉则 ( Nikurades ) 等的实验数据拟合，K＝0.4，C1 ＝5.5。故湍流核心的速度分布为; 采用尼古拉则和莱查德数据拟合的结果：;（1）层流内层(0≤y＋≤5) ;代入积分;圆管湍流经验速度分布;范宁摩擦系数 f 的定义 ;布拉修斯（Blasius）式： ;例：温度为20℃的水流过内径为50mm的水平圆管，测得每米管长流体的压降为1500Pa。 (1)证明此流动为湍流； (2)求层流内层外缘处水流速、该处的y向距离及涡流粘度； (3)求过渡区与湍流主体交界处流体的流速，该处的y向距离及涡流粘度。;流动为湍流;(2) 层流内层外缘处水的流速、该处的 y 向距离及涡流粘度;故 ;例：试应用上题中的已知数据，求算 r = ri/2的流速、涡流粘度和混合长值 。;第五章 湍 流;平板壁面上湍流边界层的近似解;（1）速度分布—经验的布拉修斯的1/7次方定律 ：;B.C.;壁面剪应力; 以上推导假定：湍流边界层由 x＝0 开始形成，与实际情况不符。如果考虑前缘附近的层流边界层段，可得：; 1. 20℃的水在内径为1m 的直管内作稳态湍流流动。测得其速度分布为 ux=10 + 0.8 ln y，在离管内壁1/3m处的剪应力为103Pa，试求该处的涡流黏度、混合长。 已知20 ℃下水的物性：;习 题;习 题;习 题;习 题