06 第一章 流体力学基础1_6.pptx

第1页：1.5 边界层及边界层理论

1.5 边界层及边界层理论

• 1.5边界层及边界层理论
• 边界层概念及普兰特边界层理论
• 边界层的形成和发展
• 边界层分离1.6湍流1.7流速、流量的测量1.7.1变压头流量计1.7.2变截面流量计幻灯片6目录第一章流体力学基础

第2页：1.5 边界层及边界层理论1904年

1.5 边界层及边界层理论1904年

1.5边界层及边界层理论1904年，普兰特凭他丰富的经验和物理直觉，提出了著名的边界层理论。

他在海德贝尔格的数学年会上宣读了“具有很小摩擦的流体运动”，证明了绕固体的流动可以分为两个区域，一是物体附近很薄的一层(边界层)，其中摩擦起着主要的作用；二是该层以外的其余区域，这里摩擦可以忽略不计。

边界层理论的重大意义在于，在人们还不可能求解完整的N—S方程以前，解决了阻力问题，使人类的飞行至少提前了半个世纪。

同时，它还是奇异摄动理论中匹配渐近展开法的雏形。所以，普兰特不愧是近代流体力学的奠基人。

第3页：1.5 边界层及边界层理论

1.5 边界层及边界层理论

1.5边界层及边界层理论一、边界层概念及普兰特边界层理论

第4页：边界层的形成和发展

边界层的形成和发展

二、边界层的形成和发展

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第5页：第一章流体力学基础

第一章流体力学基础

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第6页：边界层分离流线型

边界层分离流线型

三、边界层分离流线型

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第7页：边界层分离流线型（续）

边界层分离流线型（续）

1.6湍流一、湍流的特点

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第8页：雷诺方程及湍流应力如果采用速度和压力

雷诺方程及湍流应力如果采用速度和压力

二、雷诺方程及湍流应力如果采用速度和压力的瞬时值，则连续性方程和N-S方程对于湍流仍然成立。

但由于湍流运动的特性尺寸均很小，在求方程的数值解时必须将求解区域划分成很细的网格，目前计算机的储存量和计算时间还不能做到。

故常将连续性方程和N-S方程时均化。由此得到的方程组称为雷诺方程。

连：N-S方程：

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第10页：时均化后

时均化后

时均化后，产生雷诺应力项。如何解决雷诺应力与时均速度的关系，就出现了许多湍流数值模型。

------雷诺方程

第11页：1.7 流速、流量的测量

1.7 流速、流量的测量

1.7流速、流量的测量1.7.1变压头流量计1、测速管：又称皮托（Pitot）管变压头流量计变截面流量计测速管孔板流量计文丘里流量计

第12页：1.7 流速、流量的测量（续）

1.7 流速、流量的测量（续）

测umax→平均速度→流量1.7.1变压头流量计

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第13页：1.7.1 变压头流量计

1.7.1 变压头流量计

1.7.1变压头流量计

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第14页：1.7.1 变压头流量计（续）

1.7.1 变压头流量计（续）

1.7.1变压头流量计2．孔板流量计结构

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第15页：1.7.1 变压头流量计测量原理

1.7.1 变压头流量计测量原理

1.7.1变压头流量计测量原理：

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第16页：1.7.1 变压头流量计

1.7.1 变压头流量计

1.7.1变压头流量计

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第17页：1.7.1 变压头流量计（续）

1.7.1 变压头流量计（续）

1.7.1变压头流量计

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第18页：1.7.1 变压头流量计

1.7.1 变压头流量计

1.7.1变压头流量计

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第19页：1.7.1 变压头流量计（续）

1.7.1 变压头流量计（续）

优点：构造简单，制造和安装都很方便缺点：机械能损失（称之为永久损失）大当d0/d1=0.2时，永久损失约为测得压差的90%，常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失也有75%。

安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段，上游长度至少应为10d1，下游为5d11.7.1变压头流量计使用注意事项：

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第20页：1.7.1 变压头流量计

1.7.1 变压头流量计

1.7.1变压头流量计

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第21页：1.7.1 变压头流量计（续）

1.7.1 变压头流量计（续）

总结：变压头流量计的特点是文丘里流量计的缺点：加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置，优点：其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。

1.7.1变压头流量计

第22页：1.7.2 变截面流量计

1.7.2 变截面流量计

1.7.2变截面流量计

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第23页：1.7.2 变截面流量计（续）

1.7.2 变截面流量计（续）

ΔpA测量原理：先按理想流体推导，此时摩擦力为零。

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第24页：考虑到实际转子不是圆柱状

考虑到实际转子不是圆柱状

考虑到实际转子不是圆柱状、流体非理想，将上式加一校正系数，得：

第25页：考虑到实际转子不是圆柱状（续）

考虑到实际转子不是圆柱状（续）

CR

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第26页：第一章流体力学基础

第一章流体力学基础

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第一章流体力学基础（续）

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