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當(dāng)前位置:青島清永凈化設(shè)備有限公司>>技術(shù)文章>>潔凈室氣流的狀態(tài)
一,、幾種基本流動(dòng)狀態(tài)
1、穩(wěn)定流與不穩(wěn)定流
流體質(zhì)點(diǎn)的各種運(yùn)動(dòng)要素僅因質(zhì)點(diǎn)所在位置而異,,不因時(shí)間t而變化,,這種運(yùn)動(dòng)叫穩(wěn)定流,。如果各種運(yùn)動(dòng)要素都是位置(x,y,z)與時(shí)間(t)的函數(shù),這種流動(dòng)叫不穩(wěn)定流,。
2,、漸變流與突變流
當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)有如下情況時(shí),叫做漸變流,。如圖所示,,其特點(diǎn)是:
(1)流線(xiàn)之間的夾角β很小,即流線(xiàn)之間基本是等距的,。
(2)流線(xiàn)的曲率半徑R最大,,即流線(xiàn)接近直線(xiàn)(結(jié)合上一點(diǎn),故流線(xiàn)接近平行),,因而慣性力可忽略,。不符合以上兩種情況的流動(dòng)就是突變流。
3,、均勻流與非均勻流
在漸變流中,,凡是滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件的,叫均勻流:
(1)沿流長(zhǎng)度上各斷面的形狀和大小相同,。
(2)同一條流線(xiàn)上的任意兩點(diǎn)上的流速相同,。由此可見(jiàn),均勻流是漸變流的極限情況,。
只要不具有以上兩個(gè)條件中的任何一個(gè),,就是非均勻流。如下圖(a)所示的是不具備上述兩個(gè)條件的,;(b)所示進(jìn)口段不具備第二個(gè)條件,;(c)所示的才同時(shí)具備兩個(gè)條件。
4,、層流與紊流
流層與流層間沒(méi)有流體質(zhì)點(diǎn)交換的流動(dòng),,叫層流,反之即為紊流,。
對(duì)于管流來(lái)說(shuō),當(dāng)Re由大降低到2400以下時(shí),,即轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?,?dāng)Re由小升高時(shí),一般到13800即轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。但也常常不固定,,可以升高?05仍保持層流,這主要取決于來(lái)流穩(wěn)定性,。
由于在紊流狀態(tài)時(shí)流體是以無(wú)規(guī)則的相互摻混方式進(jìn)行的,,隨時(shí)間t而變化,,所以紊流在實(shí)質(zhì)上不是穩(wěn)定流。但如果取一稍長(zhǎng)的時(shí)段T,,取其平均速度(也稱(chēng)時(shí)均速),,即
如果來(lái)流條件不變,雖然是紊流,,也可以有不變的時(shí)均速,,仍稱(chēng)為穩(wěn)定流。也就是說(shuō),,對(duì)于這種紊流雖然不能畫(huà)出它的瞬時(shí)流線(xiàn),,但可以畫(huà)出時(shí)均流線(xiàn)。反之,,如果沒(méi)有不變的時(shí)均速,,當(dāng)然是不穩(wěn)定流了。在所研究的范圍內(nèi),,遇到的是前一種情況,。在潔凈室中,若從流動(dòng)的雷諾數(shù)Re來(lái)考慮,,則都屬于紊流流動(dòng),。
二、紊流過(guò)程的物理狀態(tài)
1,、紊流形成的過(guò)程
(1)渦體的形成,。
(a)黏滯性。在流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中,,由于黏滯性而在流層之間產(chǎn)生切應(yīng)力,。對(duì)于某一L層來(lái)說(shuō),在它某一邊流速較大的流層加于它的切應(yīng)力是順流向的,,另一邊流速較小的流層加于它的切應(yīng)力是逆流向的,。因此對(duì)于這一L層來(lái)說(shuō),有構(gòu)成力矩,、促成渦體產(chǎn)生的傾向,。
(b)波動(dòng)性。如果因某種愿因使流層發(fā)生了垂直于流體運(yùn)動(dòng)方向的波動(dòng),,則在凸起一邊,,由于擠壓而使通過(guò)斷面減小,流速增大,;反之,,凹入一邊斷面增大,流速減小,。這種兩邊流速的差異同樣進(jìn)一步促成渦體的產(chǎn)生,。
(2)渦體形成后脫離原流層,,沖入鄰近流層。
一旦形成渦體,,由于流速較大流層與渦體旋轉(zhuǎn)方向一致,,流速較小流層與渦體旋轉(zhuǎn)方向相反,將使流速較大流層的流速更大,,流速較小流層的流速更小,。流速增大的地方壓力減小,流速減小的地方壓力增大,,形成垂直于流向的壓差,;當(dāng)該壓差足以克服阻力后,就推動(dòng)渦體脫離原流層,,沖入鄰近流層,。只要具備了在某些流層中形成渦體并沖入鄰層的這兩個(gè)條件,由于流動(dòng)的連續(xù)性,,勢(shì)必要進(jìn)行渦體的交換和流體間的相互補(bǔ)充,。由此而產(chǎn)生的紊亂將影響到更遠(yuǎn)的流層。如果最初形成的渦體較強(qiáng)較多,,則可以使整個(gè)流動(dòng)狀態(tài)*改觀,。
2、紊流的特點(diǎn)
根據(jù)上述對(duì)于紊流形成過(guò)程的物理狀態(tài)的分析,,可以歸納出紊流有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)大的雷諾數(shù),。
(2)不規(guī)則性。
(3)擴(kuò)散性,。
(4)三度的渦動(dòng),。
(5)由于黏性而使能量較快的消耗。
除上述特點(diǎn)外,,紊流流動(dòng)還取決于來(lái)流條件,。如果來(lái)流不平靜,能產(chǎn)生微小的波動(dòng),,也可促成渦體產(chǎn)生,。這也說(shuō)明為什么雷諾數(shù)沒(méi)有固定的上臨界值。
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