泵与风机 绕流物体的升力 绕流物体的升力.pptxVIP

第四章 流体阻力及能量损失 知识点4 绕流物体的阻力和升力 目 录 绕流阻力 绕流升力 热力设备中的绕流现象 黏性流体绕流静止物体或物体在静止流体中运动时，物体表面会受到流体的压力和切向应力的作用，这些力的合力FG可分解为沿流动方向的力，也就是物体所受到的绕流阻力FD，和与流动方向垂直的合力，即物体所受到的绕流升力FL。 1 绕流阻力 一部分是由于流体的黏性，在物体表面上形成的摩擦阻力； 另一部分是由于边界层分离，物体前后形成压力差而产生的压差阻力。 绕流阻力=摩擦阻力+压差阻力 1 绕流阻力 摩擦阻力的大小取决于边界层内流体的运动状态。 层流边界层内，切向内摩擦力可直接由牛顿内摩擦定律计算得出。 紊流边界层内，除了切向内摩擦力以外，还有流体微团掺混所引起的附加切向力。 1 绕流阻力 压差阻力是黏性间接作用的结果。 流体绕流圆柱体时，由于黏性作用，流体在逆压区的速度滞止点不是C点，而提前至S点，之后进入旋涡区。旋涡区的压力接近于S点的大小，所以C点至S点之间的压力，要低于圆柱体前半部分对称位置的压力，从而圆柱体前后形成压力差。压差阻力就是作用在物体表面上的压力在来流方向上的合力。 1 绕流阻力 流体作用在物体上的压力的大小主要取决于物体的形状，直接导致压力差出现的原因是边界层的分离及其后尾涡的大小，尾涡往往伴随有强烈的旋涡，不断消耗流体的机械能。 1 绕流阻力 1 绕流阻力 对于圆柱体和球体等钝头体，压差阻力比摩擦阻力要大得多，以压差阻力为主的绕流物体阻力FD，其计算公式中的有效截面积A取物体在垂直于来流速度方向的投影面积； 1 绕流阻力 而流体纵向流过平板时一般只有摩擦阻力，以摩擦阻力为主的绕流物体阻力FD，其计算公式中的有效截面积A取物体在平行于来流速度方向的投影面积。 2 绕流升力 当绕流的物体不对称，或来流方向与物体的对称轴不平行时，就会形成一个垂直于来流方向的作用力，即绕流升力。 在自然界和日常生活中，以及各种流体机械和飞行器中，有许多关于升力的问题。 自然界和日常生活中升力的应用： 鸟的飞翔 风筝的放飞 轴流式泵与风机······ 2 绕流升力 飞机就是借助于气流作用在飞机机翼上的升力飞行于空中的。 飞机机翼的叶型是典型的圆头尖尾的流线型物体，在设计工况下，流体一般不会发生边界层的分离，这样可以获得较大的升力和较小的阻力。 2 绕流升力 2 绕流升力 3 热力设备中的绕流现象 在锅炉烟道中，烟气纵向或横向冲刷圆柱形管子外壁，通过绕流各受热面以辐射、对流等方式将烟气的热量传递给受热面管子，管子再将热量传递给管内的水等流体介质，完成能量的交换。 锅炉内的绕流流动特征直接影响了热量的交换和传递。 3 热力设备中的绕流现象 电厂汽轮机中能量的转换是在喷嘴和动叶栅中完成。 汽轮机内的静叶栅、动叶栅都由叶片组成，叶片横切面的形状称为叶型。 叶型一般为圆头尖尾的流线型外形，叶型的外轮廓称为型线，型线直接决定了叶型的空气动力特性。