傳輸原理

1、二、湍流描述的基本方法在工程的流體流動現(xiàn)象大多是湍流流動，其特點是流體內(nèi)部充滿了可以目測的旋渦，這些漩渦除了在主體流動方向上隨流體運動外，還在各個方向上做無規(guī)則的隨機運動，流體在運動中相互摻混極不規(guī)則。這些不規(guī)則的運動導致對湍流的研究大大的復雜于層流，到目前為止，由于對湍流的機理和本質(zhì)還不清楚，還沒有一套完整的描述湍流運動的理論，只能用一些半經(jīng)驗半理論的結(jié)果。湍流的主要特征是隨機性、有旋性、三維性、擴散性和耗散性。對湍流的大量理論和實驗

2、研究證明，雖然湍流是一種無規(guī)則的流動狀態(tài)，湍流中的各種量呈現(xiàn)隨著時間和空間的隨機變化，但在足夠長的時間內(nèi)，這些量的統(tǒng)計平均值的變化是有規(guī)則的，也就是湍流運動服從數(shù)學統(tǒng)計規(guī)律，可以通過統(tǒng)計的方法來研究。雷諾用平均值和脈動值之和來代替瞬間值，推出了具有實際意義的以時均值作為控制變量的雷諾方程。1）湍流處理方法——時均值隨機的脈動，如以嚴格的處理方式是很難解決的，因為它是一種不確定的變化過程。對隨機的脈動，數(shù)學的處理方法有兩種。一種為空間平均

3、法；另一種為時間平均法。空間平均法是指物理量隨空間變化，是隨機的，而時間平均法主要是為物理量具有脈動性而提出的。由于湍流的最顯著的特性為脈動，因此，著重討論時間平均法。流速隨時間變化是無規(guī)則的，無法用簡單的數(shù)學規(guī)律描述。但從變化規(guī)律中同時可以看出，流速值是圍繞某一平均值上下波動的。式中：為瞬間值，為時均值，為脈動值。(1)幾何相似：模型和原型中各對應長度之比為一常數(shù)，該常數(shù)稱為比例因子。(2)時間相似：模型和原型中各對應的時間間隔成一定

4、比例，該比例為一常數(shù)。(3)運動相似：模型和原型中運動狀況相似，也就是兩個幾何相似的系統(tǒng)中各對應點速度方向一致，大小成一定比例。(4)動力相似：模型和原型中各對應位置力的方向一致，大小成一定比例。(5)熱相似：模型和原型中各對應處由各種傳熱方式引起的傳熱速率成一定比例，如果再加上幾何相似和運動相似，則模型和原型中的溫度場就相似。(6)化學相似：模型和原型中各對應點及相應時間內(nèi)發(fā)生的相應的化學反應速率成一定比例。系統(tǒng)的幾何相似對液體流動狀

5、態(tài)有著明顯的影響，是進行流動的物理模擬最基本條件之一。在研究非穩(wěn)定態(tài)流動時，要考慮模型和原型在時間上的相似性，而對穩(wěn)定流動，則不存在此問題。熱相似對自然流動很重要，但一般由注流引起的強制流動，模擬時很少考慮熱相似。如果化學反應對流動無顯著影響，則可不考慮化學相似。當兩個系統(tǒng)幾何相似和動力學相似時，其運動學相似能得到滿足。動力學相似也就是系統(tǒng)內(nèi)力的相似。在進行流動模擬研究時，動力學相似和幾何相似是兩個最基本的條件。流體運動時受到了慣性力、