《螺旋流-流体力学调研报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螺旋流-流体力学调研报告（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、螺旋流,流体力学课程调研报告,目录,螺旋流的现象 旋与涡的关系 螺旋流的应用 螺旋流应用中的研究,自然与工业中的螺旋流的现象,b.水里的漩涡,a.龙卷风,c.洗衣机内的旋转水流,e.飞机翼尖涡流,f.螺旋桨叶稍的尾迹涡,d.煤粉的旋流燃烧,如龙卷风，水中的漩涡，洗衣机中的水流，锅炉煤粉的旋流燃烧，飞机翼稍和螺旋桨叶稍引出的漩涡等,图1：生活与工程中的螺旋流现象,旋与涡的关系,流体的有旋与无旋流动定义 流体力学中有旋与无旋的定义是看流体微团是否旋转（流体力学），要与旋转运动相区别！,流体的有旋与无旋流动判断 旋度是否为零,旋,旋,流体力学中的旋流 有旋流动，微观情况 看流体微团是否旋转,流体的有
2、旋与无旋流动判断 旋度是否为零,现实中的旋流 指的是螺旋流或者涡流 螺旋流，宏观表现看气流的流动状况,煤粉的旋流燃烧,旋与涡的关系,涡,漩涡？,有旋流动一些概念：涡线、涡管，涡束，点涡,涡线定义：类似于流线，涡线是这样一条曲线，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方向一致。,涡管:类似于流管，给定瞬时，在涡量场中，过任意封闭围线（不是涡线）上各点，做涡线所形成的管状表面，称为涡管。,x (,) = (,) = (,),涡束是指涡管内的有旋流体,涡束半径趋于零的时候，涡束成为一条涡线。这种流动形式称为点涡。,有旋流动一些概念：点源，点汇，,点源：在无限大的平面上流体从一点沿径向均匀地向各
3、个方向流出的流动,点汇：在无限大的平面上流体沿径向均匀地从向各个方向流入一点的流动,旋,有不一定会产生涡，涡中不一定有旋,旋与涡的关系,涡,漩涡？,涡中可以有旋，可以无旋,流体微团的旋转运动抵消,旋不形成涡,流体微团在某个方向上的旋转分量一致,旋形成涡,旋形成涡的一个例子,旋产生涡的情况二维螺旋流,有旋运动少是二维的。 什么情况有旋流动至下是二维的？（柱对称） 研究二维比较简单！,螺旋流=点汇+点涡（旋向相反）,+,=,螺旋流=点源+点涡,+,=,P：理论推导详见”流体力学，林建忠，chpter5”,在锅炉用的旋风燃烧室，离心喷油嘴和离心除尘器等设备中，流体沿圆周切向进入内周，最后从中央不断流
4、出，这种流动这种流动可以看为点源和点涡的叠加。,螺旋流具体定义,螺旋流是指同时存在轴向及切向速度分量，且切向速度的作用不能忽略的流动形式。,1粘性：粘性带来剪应力使得流体产生螺旋流,造成螺旋流的原因有以下几种,2流场的非正压性，,3质量力无势（比如科氏力）,螺旋流可分解成轴向流动与强制涡流，是涡线与流线重合的一种特殊流动。,螺旋流的应用,利用螺旋流冲刷作用来进行清洁 洗衣机，洗菜流水线,旋流型屋顶自然通风器,旋流雾化（燃烧中使用）,旋流自吸泵,旋流除尘器,煤粉的旋流燃烧,螺旋流的应用重点例子：煤粉旋流燃烧（应用成熟）,为何使用旋流燃烧器？,燃煤锅炉排烟中NOx除了形成酸雨,破坏生态环境外,还会
5、形成光化学烟雾,直接危害人类健康,目前仍在试验阶段, 粉尘浓度较高时,催化剂的再生工艺及循环水系统的设计还存在不少问题。,目前采用的NOx控制措施,改善燃烧技术,烟气净化技术,燃料脱氮技术,燃料脱氮很困难,各国对此技术刚刚开始研究。,烟气再循环技术。,低 NOx燃烧器技术,空气分级燃烧技术,燃料分级技 术,最实用,应用更广泛,旋流燃烧器,还可以改变火焰外形和稳定火焰的重要手段,产生速度差，方向差和压力差，使风煤混合更为充分均匀，提高煤粉燃烧速率,螺旋流的应用重点例子：旋流燃烧转移到燃气轮机与航空发动机,Why ?,绿色航空要求,燃油经济性与低Nox排放,旋流燃烧器，利用 螺旋流稳定火焰,热声震荡热声不稳定性机理研究,贫然降低温度，减少Nox排放，提高效率,旋流燃烧影响火焰稳定性，燃烧效率等，共振时候甚至会对机械结构造成巨大损坏！,相关机理还在研究,模型燃烧试验,理论,数值模拟,燃烧不稳定，背离正常当量比，容易吹熄,燃气轮机与航空发动机旋流燃烧模型燃烧试验两个经典模型,燃烧流场结构图,燃气轮机与航空发动机旋流燃烧模型燃烧试验环形结构,环形燃烧室,点火时火焰传播实验结果,点火时火焰传播数值模拟,模型燃烧试验视频,谢谢聆听,
