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理想流体模型有哪些重要意义!
  • 发布日期:2020-04-01      浏览次数:530
    • 流体的粘度及其影响因素比较复杂,给实际冶金网流体的运动规律的研究带来很大的不 便。因此,为把问题简化,正像物理学中引入理想气体,理论力学中引入绝对刚体等概念一 样,流体力学中也常采用理想流体(或称无粘性流体)模型,即假设流体在流动时没有摩擦 损失,认为内摩擦力为零。在处理实际问题时,先按理想流体来考虑,找出规律后再加以修 正,然后应用于实际流体。实际上在某些场合下,粘性并不起主要作用,此时实际流体就可 按理想流体来处理。因此,引入理想流体的概念,对解决工程实际问题具有重要意义。 紊流是工程实际当中常见的一种流动型态,其特点是流体内部充满了许多可以目测的 大小不等的漩涡,这些漩涡除在主流方向随流体运动外,还在各个方向产生无规则的运动, 使流场中各质点的运动方向和大小都随时间而波动,形成脉动现象。雷诺数越大,这种脉动 越强烈。紊流的这种无规则的随机运动,使得对紊流的研究要比层流复杂得多。虽然从微观 上看,紊流实际上是不稳定流动,但大量实验观测结果表明,当外界条件不变时,在足够长 的时间内,这种脉动的各运动参数始终在某一平均值上下波动。从实际的角度考虑,人们关 心的并不是紊流的瞬时量,而是这些运动参数的统计平均值。因此,通常用紊流在某一段时 间内的某参数的统计平均值(称为时均值)来代替相应的脉动参数值,以平均值和脉动值之和 来代替瞬时值,这就是“时均化”的概念。引入时均化的概念后,工程当中实际不稳定的紊流 脉动现象并可简化为时均意义上的稳定流动来处理,通常测定和使用的紊流运动参数(如流 速、流量、压力等)都是时均化意义上的稳定值。 实际粘性流体流动中,无论Re 数有多大,在固体壁面上流速总为零。而在离开壁面仅 一小距离处,流体的速度就变到与主流速度U()大体相等。因此壁面附近存在一个垂直于流 速方向的速度梯度很大的薄层区域,称之为边界层。流体粘性的影响仅限于边界层。下面以 流体均匀流过平板为例来说明边界层的形成与发展。 从量纲分析中还可得知,雷诺数实际上是惯性力与粘性力之比其物理意义很明确,Re 值小,表明粘性力的作用较惯性力大,能够削弱甚至消除因干扰造成的流体扰动,使流动保 持为层流状态;Re 值大,表明粘性力作用小,无法抵抗因干扰而产生的流体扰动,而惯性力 则易促使扰动的发展与扩大,使流动呈现紊流状态。

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