第九章 粘性流体绕过物体的流动(12)
- 格式:ppt
- 大小:896.50 KB
- 文档页数:24
粘性流体绕球体的流动(一)绕流阻力绕流阻力由摩擦阻力和压差阻力两部分组成。
黏性流体绕流物体流动,由于流体的黏性在物体表面上产生切向应力而形成摩擦阻力,可见,摩擦阻力是作用在物体表面的切向应力在来流方向分力的总和,是黏性直接作用的结果;而压差阻力是黏性流体绕流物体时由于边界层分离,物体前后形成压强差而产生的。
压差阻力大小与物体行状有根大关系,也称形状阻力。
摩擦阻力和压差阻力之和统称为物体阻力。
对于流体纵向流过平板时一般只有摩擦阻力,绕流流线型物体时压差阻力很小,主要由摩擦阻力来决定。
而绕流圆柱体和球体等钝头体时,绕流阻力与摩擦阻力和压差阻力都有关,高雷诺数时,压差阻力却要比摩擦阻力大得多。
由于从理论上求解一个任意行状物体的阻力是十分困难的,目前都是自实验测得,工程上习惯借助无因次阻力系数来确定总阻力的大小,目摩擦阻力的计算公式相似,只是用阻力系数取代C D摩擦阻力系数C f,即式中:C D为无因次阻力系数;0.5ρν2A为单位体积来流的动能,Pa;A为物体垂直于运动方向或来流方向的投影面积,m2。
工程上遇到黏性流体绕球体的流动情况也很多,像燃料炉炉膛空气流中的煤粉颗粒、油滴、烟道烟气中的灰尘以及锅炉汽包内蒸汽空间中蒸汽夹带的水滴等,都可以近似地看作小圆球。
因此我们要经常研究固体微粒和液体细滴在流体中的运动情况。
比如,在气力输中要研究固体微粒在何种条件下才能被气流带走;在除尘器中要解决在何种条件下尘粒才能沉降;在煤粉燃烧技术中要研究煤粉颗粒的运动状况等问题。
当煤粉和灰尘等微小颗粒在空气、烟气或水等流体中运动时,由于这些微粒的尺寸以及流体与微粒间的相对运动速度都很小,所以在这些运动中雷诺数都很小,即它们的惯性力与黏性力相比要小得多,可以忽略不计。
又由于微粒表面的附面层板薄,于是质量力的影响也很小,也可略去(这种情况下的绕流运动常称为蠕流)。
这样,在稳定流动中,可把纳维托克斯方程简化为不可压缩流体的连续性方程1851年斯托克斯首先解决了黏性流体绕圆球作雷诺数很小(Re<1)的稳定流动时,圆球所受的阻力问题。
第一章流体及其物理性质1、如果在某一瞬间使流体中每个流体微团的密度均相同,则这种流体一定是( )。
A、可压缩流体;B、不可压缩流体;C、均质流体;D、非均质流体;2、牛顿内摩擦定律告诉我们( )。
A、作用于流层上切向应力与压力成正比;B、作用于流层上切向应力与速度梯度成正比;C、作用于流层上切向应力与速度梯度成反比;D、作用于流层上切向应力与流层面积成反比;3、流体的特点是( )。
A、只能承受微小剪切力作用;B、受任何微小压力都能连续变形;C、当受到剪切力作用时,仅能产生一定程度的变形;D、受任何微小剪切力作用将发生连续变形;4、在地球的重力场中,流体的密度和重度的关系为( )。
A、gργ=;B、gργ=;C、ργg=;D、γρg=;5、流体是那样一种物质,它( )。
A、不断膨胀,直到充满任意容器;B、实际上是不可压缩的;C、不能承受切应力;D、在任意切应力作用下,不能保持静止;6、流体的力学特征为( )。
A、只能承受微小剪切力作用;B、受任何小压力都能连续变形;C、与受到剪切力作用时,仅产生一定程度的变形;D、受任何微小剪切力都能连续变形;7、流体的粘性受温度的影响很大,液体的粘性随温度的升高而( ),气体的粘性随温度的升高而( )。
A、增大;B、减小;C、无规则地变化;D、趋于一稳定值;8、流体层流流动时,内摩擦阻力的大小( )。
A、与正压力成正比B、与速度梯度成正比C、与流体的动力粘度无关9、流体的运动粘度系数ν的关系式为( )。
A、ρμν=; B、μρν=;C、ρμν=; D、νρμ=;10、不可压缩流体( )。
A、其中任意一个流体质点的密度始终不定;B、其中每一个流体质点的密度均相同;C、就是密度等于常数的流体;D、就是流体微团的密度不随压力变化的第二章流体力学的基本概念1、定常流动是指( )。
A、任一点流动情况不随时间改变;B、t∂∂→ν不变;C、相邻两点任意瞬时流动情况相同;D、流动情况总是随时间变化;2、水力半径可由下列之一给出( )。
粘性流体绕过物体的流动1.应力是____ 。
(A)力(B) 一定质量的流体所受的力(C) 作用于流体界面上的力的分布强度(D) 随作用面的法线方向不同而可能改变的2.粘性流体分界面两侧____ 。
(A)速度连续(B) 切向速度分量可以不连续,法向速度分量连续(C) 法向速度分量可以不连续,切向速度分量连续(D) 切向、法向速度分量均可以不连续3.不计表面张力时,粘性流体分界面两侧____ 。
(A)应力连续(B) 切向应力分量可以不连续,法向应力分量连续(C) 切向应力分量连续,法向应力分量可以不连续(D) 切向、法向应力分量均可以不连续4.不可压缩流体____ 。
(A)满足(B) 满足(C) 即均质流体(ρ= 常数)情况比较简单的粘性流体具有精确解____ 。
(B)没有什么意义(B) 有助于揭示粘性流动的本质特征(C) 可用来评价数值方法的合理性(D) 可作为相近情况的求解基础5.对于斯托克斯流动____ 。
(A)可忽略惯性力(B) 可忽略粘性力(B)运动学性质与流体密度ρ无关(D) 运动学性质与粘性系数μ无关(E) 运动学性质与ρ、μ无关6.对于斯托克斯流动,由于运动学性质与流体密度ρ____关,所以压力、应力、合力等与ρ____关,阻力则与粘性系数μ成____比,与物体运动速度成____ 比,与物体的线性尺度____比。
(A) 有(B) 无(C) 正(D) 反7.描述粘性流体运动的微分方程有____ 。
(A)欧拉方程(B) 边界层方程(C) 纳维-斯托克斯方程(D) 斯托克斯方程8.低雷诺数流动的基本特点是____ 。
(A)惯性力比粘性力重要(B) 粘性力远比惯性力重要(C) 惯性力与粘性力同样重要(D) 惯性力与粘性力都不重要9.现代流体力学的标志性的开端是____ 。
(A)牛顿的内摩擦定律(B) 纳维-斯托克斯方程的建立(C) 普朗特提出的边界层的概念10.边界层流动的基本特点是____ 。