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2019年土建职称考试给水排水专业知识考点:流体的紊流运动

来源:考试网  [2018年12月9日]  【

  流体的紊流运动

  一、紊流的发生

  间断面→流速梯度无穷大→切应力无穷大→不可能→流速调整

  紊流形成过程的分析

  通过雷诺试验可知,层流和紊流的主要区别在于

  紊流:各流层之间液体质点不断互相混掺

  层流:无

  互相混掺是由于液流扰动产生涡体所致,涡体形成是混掺作用产生的根源。

  由于外部扰动、来流中残留的扰动,液流不可避免产生局部性波动。

  随着波动,局部流速和压强将重新调整。 微小流束各段承受不同方向的横向力P 作用。

  横向力和切应力构成了同向力矩,使波峰越凸,波谷越凹,促使波幅增大。

  波幅增大到一定程度,横向压力和切应力的综合作用,使波峰和波谷重叠,形成涡体。

  涡体上面流速大,压强小,下面流速小,压强大,形成作用于涡体的升力,推动涡体脱离原流层掺入流速较高的临层,扰动临层进一步产生新的涡体。

  涡体形成后,其是否能掺入上临层取决于涡体惯性力和粘滞力的对比。当涡体惯性作用与粘性作用相比大到一定程度,才有可能上升至临层,由层流发展到紊流。

  涡体形成后,也可能掺入下临层,取决于瞬时流速分布

  二、紊流的基本特征及时均法

  紊流的基本特征是:在运动过程中,质点具有不断的互相混杂现象。质点的互相混杂使流区内各点的流速、压强等运动要素在数值上发生一种脉动现象。

  (1) 时均法

  把紊流运动看成是由时间平均流动和脉动流动叠加而成

  (2) 紊流的性质及特征:

  1、具有连续性;

  2、是大雷诺数;

  3、具有随机性;

  4、三维性和旋涡性;

  5、扩散性、可以传热、传递动量

  三、紊流的半经验理论

  特点:寻找由于脉动所引起的紊流附加应力与时间流速的关系,从而求得脉动对时均流动的影响。

  混合长度理论:

  在紊流里,质点被横向脉动流速运移某一横向距离L后,这个质点才会在新的的地点与四周的质点互相混合,从而失去他原来的特征(如动量),结果是该质点具有与四周质点同样的特征,这个横向距离L叫做混合长度。

  四、圆管紊流流核与粘性底层

  在紊流中紧靠管壁附近这一薄层称为粘性底层;在粘性底层之外的液流,统称为紊流流核。

  局部水头损失

  一、局部水头损失包括:

  1、漩涡处产生动量交换,能量损失掉。

  2、流速分布调整,消耗能量。

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