流體力學(xué)-課件12

1、第四章 不可壓縮粘性流體的一元流動4-5 層流向紊流的過渡4-6 紊流的流速分布 紊流切應(yīng)力 混合長度假說 圓管紊流的斷面流速分布 4-7 圓管紊流的沿程損失系數(shù)層流向紊流的過渡書中第68頁 圖4-6 雷諾實驗中的紊流 圖4-7 某點速度的測量uuuudtTuT01紊流流動的特征隨機(jī)性 統(tǒng)計意義上的確定性瞬時量 平均量 脈動量(1)紊流運動的隨機(jī)性(2)紊流運動的模化方法時間平均法 系綜平均法 各態(tài)遍歷假說011110000ffdtfTfdtTdtfTffffdtTfTTTTVwvuIdtfTfT)(31122221022脈動分量的均方根值I為紊動強(qiáng)度uuuudtTuT01vFu利用動量定理于

2、圖示控制體,有AvuuQF兩邊除A, 并取平均值dyduvudyduyuvudyduTT)(2121T稱為紊動粘度T稱為紊動粘度uya0yxlyuulAb渦體abluv)()(uutvAuumtvAmtAvutuuvAMx)(dyduvudyduyuvudyduTT)(2121uya0yxlyuulAb渦體abluvtAvutuuvAMx)(vuATtAvuMtTTx2dyduvudyduyuvuTTT)(212普朗特混合長度假說稱為混合長度luya0yxlyuulAb渦體abluvdydulccucvdydulcu212122222212222212112)()()(dydullccldyd

3、ulccdydulccdydulc紊流流動的近壁特征 (ks)-絕對粗糙度/d (ks/d)-相對粗糙度(1)水力光滑壁面: (ks) 0(3)過渡粗糙壁面: 介于其間粘性底層 過渡層 紊流流核區(qū)(紊流核心區(qū))粘性底層厚度VddReRe8 .320其中 Re 為雷諾數(shù) 為沿程阻力系數(shù)200*8Vu2*)(88VuVu6 .11Re6 .11*0*0uu圓管紊流的斷面流速分布(1). 粘性底層(2). 紊流核心區(qū)2222*0)(dyduludykyududydukyukkyl*222*)()(4.0積分有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層流與紊流速度分布的對比紊流 u層流 u水力光滑與水力粗糙速度分布的指數(shù)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不能滿足的條件dyduydyduary0000水力光滑管5.5ln5.2*yuuu利用上式, 可計算紊流流量75.1)2ln(Re5 .275.1ln5 .221*0*0020200VuruuVyrrrdrurrQVr9129.0)lg(Re035.218)(Re2*uVVd式(4-8a)利用實驗結(jié)果進(jìn)行修正后得8.0)lg(Re21此式即為紊流光滑管的卡門-普朗特方程75.4ln5.20*ruV水力粗糙管由此求出的平均速度為74.12lg21d將式(4-8a)代入上式5.8ln5.2*yuu經(jīng)實驗修正有679.1lg035.210r由式可知紊流水力粗糙管的沿程損失系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)速度分布的指數(shù)形式nnrrryuu)1()(010maxydr0 x0(r0-y)動能修正系數(shù)動量修正系數(shù))22)(12(12)2)(1(2)23)(13(12)2)(1(2)2)(1(22