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      理想流體模型有哪些重要意義!

      更新時(shí)間:2020-04-01      點(diǎn)擊次數:4426

      流體的粘度及其影響因素比較復雜,給實(shí)際冶金網(wǎng)流體的運動(dòng)規律的研究帶來(lái)很大的不 便。因此,為把問(wèn)題簡(jiǎn)化,正像物理學(xué)中引入理想氣體,理論力學(xué)中引入剛體等概念一 樣,流體力學(xué)中也常采用理想流體(或稱(chēng)無(wú)粘性流體)模型,即假設流體在流動(dòng)時(shí)沒(méi)有摩擦 損失,認為內摩擦力為零。在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí),先按理想流體來(lái)考慮,找出規律后再加以修 正,然后應用于實(shí)際流體。實(shí)際上在某些場(chǎng)合下,粘性并不起主要作用,此時(shí)實(shí)際流體就可 按理想流體來(lái)處理。因此,引入理想流體的概念,對解決工程實(shí)際問(wèn)題具有重要意義。 紊流是工程實(shí)際當中常見(jiàn)的一種流動(dòng)型態(tài),其特點(diǎn)是流體內部充滿(mǎn)了許多可以目測的 大小不等的漩渦,這些漩渦除在主流方向隨流體運動(dòng)外,還在各個(gè)方向產(chǎn)生無(wú)規則的運動(dòng), 使流場(chǎng)中各質(zhì)點(diǎn)的運動(dòng)方向和大小都隨時(shí)間而波動(dòng),形成脈動(dòng)現象。雷諾數越大,這種脈動(dòng) 越強烈。紊流的這種無(wú)規則的隨機運動(dòng),使得對紊流的研究要比層流復雜得多。雖然從微觀(guān) 上看,紊流實(shí)際上是不穩定流動(dòng),但大量實(shí)驗觀(guān)測結果表明,當外界條件不變時(shí),在足夠長(cháng) 的時(shí)間內,這種脈動(dòng)的各運動(dòng)參數始終在某一平均值上下波動(dòng)。從實(shí)際的角度考慮,人們關(guān) 心的并不是紊流的瞬時(shí)量,而是這些運動(dòng)參數的統計平均值。因此,通常用紊流在某一段時(shí) 間內的某參數的統計平均值(稱(chēng)為時(shí)均值)來(lái)代替相應的脈動(dòng)參數值,以平均值和脈動(dòng)值之和 來(lái)代替瞬時(shí)值,這就是“時(shí)均化”的概念。引入時(shí)均化的概念后,工程當中實(shí)際不穩定的紊流 脈動(dòng)現象并可簡(jiǎn)化為時(shí)均意義上的穩定流動(dòng)來(lái)處理,通常測定和使用的紊流運動(dòng)參數(如流 速、流量、壓力等)都是時(shí)均化意義上的穩定值。 實(shí)際粘性流體流動(dòng)中,無(wú)論Re 數有多大,在固體壁面上流速總為零。而在離開(kāi)壁面僅 一小距離處,流體的速度就變到與主流速度U()大體相等。因此壁面附近存在一個(gè)垂直于流 速方向的速度梯度很大的薄層區域,稱(chēng)之為邊界層。流體粘性的影響僅限于邊界層。下面以 流體均勻流過(guò)平板為例來(lái)說(shuō)明邊界層的形成與發(fā)展。 從量綱分析中還可得知,雷諾數實(shí)際上是慣性力與粘性力之比其物理意義很明確,Re 值小,表明粘性力的作用較慣性力大,能夠削弱甚至消除因干擾造成的流體擾動(dòng),使流動(dòng)保 持為層流狀態(tài);Re 值大,表明粘性力作用小,無(wú)法抵抗因干擾而產(chǎn)生的流體擾動(dòng),而慣性力 則易促使擾動(dòng)的發(fā)展與擴大,使流動(dòng)呈現紊流狀態(tài)。

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