页数：29页文件大小：246.5 KB来源： 化工原理ppt课件
本课件讲解层流中的分子动量传递、湍流特性与涡流传递、边界层的形成发展与边界层分离现象。内容按1.5.1 层流—分子动量传递本节目的：分析等小节展开，配合图示、公式推导与例题说明相关参数的确定方法。
产生的根源
层流—分子动量传递对于牛顿型不可压缩流体的层流流动，牛顿定律可以写成(1-43)考察式1-43 各项物理量的因次
单位时间通过单位面积的动量，称为动量通量(momentumflux)单位体积具有的动量，称为动量浓度层流—分子动量传递
为动量浓度梯度称为动量扩散系数（momentum diffusivity）层流—分子动量传递
用文字表述为：分子动量通量=动量扩散系数×动量浓度梯度(1-43)据此可将式1-43 层流—分子动量传递
本页为「湍流特性与涡流传递」小节导览页，列出本节包含的内容要点。
图1-14 圆管中流体的速度分布一、湍流的特点与表征
除流速之外，湍流中的其它物理量，如温度、压力、密度等等也都是脉动的，亦可采用同样的方法来表征。一、湍流的特点与表征从上图可知,以x方向为例脉动速度(fluctuationvelocity)瞬时速度(instantaneousvelocity)时均速度(time meanvelocity)
二、雷诺应力与涡流传递湍流时的动量传递不再服从牛顿黏性定律。但仍可以牛顿黏性定律的形式表达(1-48)涡流动量通量＝涡流动量扩散系数X时均浓度梯度湍流应力（雷诺应力）
湍流流动中的总动量通量可表示为（1-49）：涡流运动黏度(eddyviscosity)或涡流动量扩散系数(eddydiffusivity)，m2/s。涡流运动黏度不是流体物理性质的函数，而是随湍流强度、位置等因素改变。二、雷诺应力与涡流传递
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一、边界层的形成与发展远离壁面的大部分区域壁面附近的一层很薄的流体层实际流体与固体壁面间相对运动速度变化很小可视为理想流体必须考虑粘性力的影响，由于流体的粘性作用，存在速度梯度
图1-17 平板壁面上的边界层一、边界层的形成与发展
层流边界层过渡区湍流边界层一、边界层的形成与发展边界层壁面附近速度梯度较大的流体层主流区边界层之外，速度梯度接近于零的区域边界层
湍流边界层层流内层或层流底层缓冲层湍流主体或湍流核心速度梯度大居中小一、边界层的形成与发展
一、边界层的形成与发展由层流边界层开始转变为湍流边界层的距离。临界距离依照雷诺数定义临界雷诺数临界距离所对应的
对于光滑的平板壁面，临界雷诺数的范围为一、边界层的形成与发展
管内流动边界层图1-18 圆管内的流动边界层一、边界层的形成与发展
可将管内的流动分为两个区域：一是边界层汇合以前的流动，称之为进口段流动；另一是边界层汇合以后的流动，称之为充分发展了的流动。对于层流，进口段长度可采用下式计算(1-53)一、边界层的形成与发展进口段长度
二、边界层分离与形体阻力边界层的一个重要特点是，在某些情况下，会出现边界层与固体壁面相脱离的现象。此时边界层内的流体会倒流并产生旋涡，导致流体的能量损失。此种现象称为边界层分离，它是黏性流体流动时能量损失的重要原因之一。产生边界层分离的必要条件是：流体具有黏性和流动过程中存在逆压梯度。
图1-19 边界层分离示意图二、边界层分离与形体阻力分离点
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小结由于流体的粘性，当流体运动时内部存在着剪切应力。该剪切应力是流体分子在流体层之间作随机运动从而进行动量交换所产生的内摩擦的宏观表现，分子的这种摩擦与碰撞将消耗流体的机械能。在湍流情况下，除了分子随机运动要消耗能量外，流体质点的高频脉动与宏观混合，还要产生比前者大得多的湍流应力，消耗更多的流体的机械能。这二者便是摩擦阻力产生的主要根源。
另一方面，当产生边界层分离时，由于逆压作用的结果，流体将发生倒流形成尾涡，在尾涡区，流体质点强烈碰撞与混合而消耗能量。这种由于局部产生倒流和尾涡以及压力分布不均所造成的能量损失称为形体阻力或局部阻力。动量传递小结
练习题目
作业题：12、13、151
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