《2014考研西安交通大学《843流体力学》考点精讲--(7)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014考研西安交通大学《843流体力学》考点精讲--(7)（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专业课强化提高课程,第11讲 通道内的粘性流动(上）,2,通道内流动的一般特征 流动充分发展 无限大平板间充分发展层流 圆管内的充分发展层流 圆管内的充分发展紊流 总结,本讲主要内容,通道内流动的一般特征,雷诺实验（1883） 决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨,通道内流动的一般特征,雷诺数决定了管内流动状态,管内流动为层流,管内流动为紊流,工程管流,临界雷诺数与外部实验条件有关,紊流是随机的三维非定常有旋流动,起始段和充分发展段,当粘性流体流入圆管，由于受管壁的影响，在管壁上形成边界层，随着流动的深入,边界层不断增厚，粘性剪切效应向核心区扩展，直至边界层在管轴处相
2、交，边界层相交以前的管段，称为管道起始段。,进口段流动,充分发展流动,核心区无粘流动,边界层,边界层增长到整个截面,起始段,充分发展流动,起始段和充分发展段,起始段,充分发展段,层流,紊流,层流边界层,紊流边界层,速度分布沿流动方向不再变化，壁面切应力为常数，压降x成线性关系,无限大平行平板间充分发展层流,粘性、均质不可压、定常、充分发展层流,连续方程,N- S 方程,泊肃叶（Poiseuille）流 库埃特（Couette）流,解析解,定解条件,固面无滑移条件 相界面压强、粘性应力连续,无限大平行平板间充分发展层流,假设：无限大平板，质量力仅有y方向重力,连续方程,N- S 方程,流体质点做
3、匀速直线运动,x方向粘性力与压力平衡,y方向重力与压力平衡,泊肃叶流动, 恒定压差作用下平板间层流,定解条件,固面无滑移条件,时,设相距为l的两点压降为p,沿着流动方向压强降低,泊肃叶流动,截面最大速度,两平板间的体积流量,截面平均速度,切应力分布,压强分布,库埃特流动,上板运动和压强梯度作用下,平板间的流场,定解条件,无量纲压强梯度,简单库埃特流动， 纯剪切流,库埃特流动,O,b,U,u/U,y/b,顺压梯度,逆压梯度,直线与抛物线的叠加 速度为正且大于泊肃叶流速度,直线与抛物线的相减 速度有正有负，在固定平板一侧出现倒流,泊肃叶流动,纯剪切流,圆管内的充分发展层流,假设：水平均直圆管不可压
4、缩流体定常层流流动，质量力仅有重力,粘性、均质不可压、定常、充分发展层流,圆管均值对称,质量力仅为重力,连续方程,N- S 方程,圆管内的充分发展层流,r方向,方向,z方向,圆管内的充分发展层流, 圆管泊肃叶流动,定解条件,固面无滑移条件,时,时,设相距为l的两点压降为p,圆管内泊肃叶流动,截面最大速度,两平板间的体积流量,截面平均速度,粘度系数表达式,压强分布,流体内部切应力,圆管内的充分发展紊流,圆管内出现紊流,紊流的u、p等运动要素，在空间、时间上均具有随机性质，是一种非定常流动。,流速随然是脉动的随机量，但却在某一平均值上下变动，即具有某种规律的统计学特征。,假想的准定常流动,时均与脉
5、动物理量,时均物理量,脉动物理量,脉动物理量的均值,脉动在时均物理量两侧的分布机会均等,紊流脉动的衡量,紊流度,紊流度越大，速度的脉动幅度越大，相应的其它参数的脉动幅度也越大,紊流附加应力（雷诺应力）,层流切应力,分子粘性应力,液体,分子内聚力,气体,分子热运动,紊流切应力,分子间内聚力，分子热运动,流体质点的随机运动,紊流附加应力(雷诺应力),紊流附加应力（雷诺应力）,单位时间通过A的流体微团 x方向动量的时均值,应力,由动量对时间的变化率外力之和,流体质点由下层上层,流体质点由上层下层,紊流附加应力，雷诺应力,紊流切应力,分子粘性应力（层流切应力、粘性切应力）是由流体层间分子内聚力及分子热
6、运动引起的,雷诺应力（紊流附加应力）是由流体微团的脉动进而产生动量横向传递引起的,紊流切应力,布辛涅斯克（Boussinesq J）,普朗特（Prandtl）混合长度模型,混合长度,其中,代数模型（零方程模型）,光滑圆管内的紊流速度分布,光滑圆管速度分布主要依据实验测量确定,近壁区层流底层,y ：到壁面的距离,u*：摩擦速度,层流底层厚度：,紊流核心区,光滑圆管内的紊流速度分布,平均速度与管中心速度的比,总结,一、概念,1、流动的两种状态及判断准则数；圆管流动临界雷诺数的值以及计算雷诺数时的特征长度和特征速度是什么？起始段和充分发展流动的概念；,2、N-S 方程的简化，圆管层流的速度分布、切应力分布，最大速度与平均速度之间的关；,总结,一、概念,3、紊流瞬时物理量、时均物理量和脉动物理量的概念及相互关系，脉动物理量的时均值；紊流切应力的构成；,4、圆管紊流的结构（紊流核心区、层流底层、过渡区）；圆管紊流总切应力分布（定性），分子粘性应力及紊流附加应力（雷诺应力）沿圆管不同径向位置有什么样的变化；圆管紊流速度分布（定性），Re 与圆管紊流速度分布的关系（定性）；,
