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文档简介

第二章动量传递(MomentumTransfer)2-3动量传递的基本理论

以前的讨论都是以层流为基础的,然而,在工程实际中能做这样处理的情况毕竟不多。一般流体都可能在湍流条件下流动。边界层理论：阐明粘性对动量传递影响的一般理论。一、边界层理论18、19世纪流体力学中存在两个学派

水力学派：积累大量经验数据，建立了许多经验方程

水动力学派：忽略流体粘性，理论地研究理论流体的数学计算，有完整的理论体系1904年，Prandtl提出了“边界层”概念。认为即使对于空气、水这样粘度很低的流体，粘性也不能忽略。但其影响仅限于物体表面附近的薄层即边界层，离开表面较远的区域，则可视为理想流体。1边界层流动的特点边界层和外流区（1）绕物体流动的边界层层流边界层过渡区湍流边界层粘性底层

边界层内是粘性流体流动。边界层外即外流区可视为理想流体，服从理想流体运动规律。边界层就是流动速度减慢了的流体层。①边界层的发展②速度分布③压力、边界层大小④粘性力与惯性力⑤湍流边界层2、边界层流动的计算

边界层的厚度、速度、分布、阻力定律三种方法：

粗略估算法、动量积分近似法、边界层微分方程法（1）量级比较法

①边界层厚度δ：②摩擦阻力摩擦阻力(2)动量积分法VonKarman①动量积分方程

特性:ρ、μ沿平壁流动，不可压缩流体边界层厚度δ（x）主体流速

速度分布ADBCxyzP令AD=dx，z方向为单位距离动量流率由AB侧进入的总质量流率为动量守恒方程②沿平壁层流边界层的计算

对于以上微分方程的处理关键在于求解速度分布这里我们使用一元三次方程来对速度分布曲线进行拟合（二次样条、三次样条）即湍流边界层:二、湍流理论1、湍流测试技术a氢气泡法b热丝（膜）流速仪c激光测速仪2、湍流特征及统计性质（1）湍流时均速度（2）湍流统计特征

a湍流强度

b湍流相关与湍流微尺度主要湍流统计特征：湍流强度湍流尺度

在湍流场中，充满大小不同的旋涡，其尺度从设备尺寸级至毫米级、微米级。若两点在同旋涡内，则两点间的脉动速度密切相关，相关系数较大，反之很小01RLy3.湍流唯象理论-混合长（1）湍流动量交换与附加应力ll201y(2)涡流粘度模型(3)混合长模型Prandtl混合长lly21什么是Prandtl混合长？4.壁面湍流(1)壁面湍流的通用时均速度分布①粘性底层②湍流核心主要为湍流剪切应力③过渡区(2)外层速度分布5、自由湍流-射流与尾流

从管口、孔口或夹缝流出的高速流体称为射流，经过较短距离发展成不受边界约束的自由湍流。由于湍流脉动，周围流体将被卷入射流，相互掺混向下游流动，射流宽度沿程不断扩展，速度不断减慢，直至射流消失。

射流具有卷吸周围流体的能力，与周围流体间有强烈的动量交换，是实验流体混合的基本手段。

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