明渠紊流的猝发现象课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《明渠紊流的猝发现象课件.pptx》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 明渠 紊流 猝发 现象 课件
- 资源描述:
-
1、明渠紊流的猝发现象目录猝发猝发现象现象明渠紊流明渠紊流猝发现象猝发现象23紊流紊流1紊流紊流1紊流定义及其特性紊流紊流是一种不规则的流动状态,其流动参数随时间和空间是一种不规则的流动状态,其流动参数随时间和空间作随机变化,因而其本质上是三维非定常流动,且流动空作随机变化,因而其本质上是三维非定常流动,且流动空间分布着无数大小、形状各不相同的漩涡间分布着无数大小、形状各不相同的漩涡。1.随机性2.扩散性3.有旋性、三维性.4.大雷诺数性质5.耗散性主要特征6.连续性7.相关性8.间歇性9.拟序性猝发现象猝发现象2猝发现象u流动稳定性理论主要研究可能发生的流动条件而并未涉及流动稳定性理论主要研究可
2、能发生的流动条件而并未涉及紊流发生的物理过程。紊流发生的物理过程。u猝发现象则是紊流得以发生和赖以维持的物理过程。猝发现象则是紊流得以发生和赖以维持的物理过程。u在流动稳定的情况下,即使产生明显的扰动,也将被衰减,在流动稳定的情况下,即使产生明显的扰动,也将被衰减,因而流动型态并不会从层流转变为紊流。因而流动型态并不会从层流转变为紊流。u一旦流动失去稳定,在壁面边界层流动中,猝发现象将导一旦流动失去稳定,在壁面边界层流动中,猝发现象将导致层流到紊流的转变,并提供维持紊流运动所需要的大部分致层流到紊流的转变,并提供维持紊流运动所需要的大部分能量。能量。图图6-14表示了猝发现象的过程及各个阶段的
3、速度分布曲线表示了猝发现象的过程及各个阶段的速度分布曲线形状,图中实线为瞬时流速分布,虚线为时均流速分布形状,图中实线为瞬时流速分布,虚线为时均流速分布。马蹄涡头部的上举最终形成底部低速流体向上层高速流动区域喷射,马蹄涡头部的上举最终形成底部低速流体向上层高速流动区域喷射,喷射一般发生在喷射一般发生在y+=1030的流区。可以把相邻两个喷射之间的时间的流区。可以把相邻两个喷射之间的时间间隔作为猝发现象的周期。低速流体向上喷射将伴随上层高速流体间隔作为猝发现象的周期。低速流体向上喷射将伴随上层高速流体向下层俯冲而形成清扫。喷射和清扫都形成流体内部的剪切层,使向下层俯冲而形成清扫。喷射和清扫都形成
4、流体内部的剪切层,使断面瞬时流速呈现相当复杂的状况。断面瞬时流速呈现相当复杂的状况。图图6-15表示在表示在猝发的喷射阶猝发的喷射阶段(段(a)及清扫)及清扫阶段(阶段(b)的)的瞬时流速分布瞬时流速分布曲线。曲线。清扫过后瞬时的流速分布恢复正常,拐点消失,如图清扫过后瞬时的流速分布恢复正常,拐点消失,如图6-14所示。所示。清扫过程中的速度分布如图清扫过程中的速度分布如图6-15中曲线(中曲线(b)。由马蹄涡的形成、)。由马蹄涡的形成、发展到发生喷射和清扫,整个过程称为猝发现象。清扫过后,发展到发生喷射和清扫,整个过程称为猝发现象。清扫过后,粘性底层中重新出现低速带,开始一个新的猝发过程。粘
5、性底层中重新出现低速带,开始一个新的猝发过程。表面糙率与明渠表面糙率与明渠紊流猝发现象紊流猝发现象3u已有实验研究证明猝发现象已有实验研究证明猝发现象(bursting phenomenon)是紊流是紊流的普遍现象的普遍现象,当紊动水流的流速增大到一定程度当紊动水流的流速增大到一定程度,尽管发生的尽管发生的时间和位置尚无法精确预言时间和位置尚无法精确预言,但从高低速相间的条纹到低速但从高低速相间的条纹到低速马蹄涡摇摆抬升马蹄涡摇摆抬升,再从低速流体向外层喷射再从低速流体向外层喷射(ejection)到外层到外层高速流体向边界层内低速区俯冲清扫高速流体向边界层内低速区俯冲清扫(sweep)这一系
6、列这一系列现象会依次演变现象会依次演变.u虽然已有学者证明表面粗糙时也会发生与表面光滑时相类虽然已有学者证明表面粗糙时也会发生与表面光滑时相类似的猝发现象似的猝发现象,但对有关规律的认识很有限但对有关规律的认识很有限,十分需要深入进十分需要深入进行相关的定性分析和量化研究行相关的定性分析和量化研究.1.1 实验装置有机玻璃循环水槽壁面光滑,试验段 长 130cm,宽 14.5cm,高 12cm.采用PIV粒子图像速度场仪和氢气泡流场显示仪拍摄流场图像后进行有关分析.系列试验采用五种材料系列试验采用五种材料使水槽底部糙率相互间使水槽底部糙率相互间有数量级差异并且在较有数量级差异并且在较大范围内变
7、化大范围内变化:(1)光面有机玻璃平板光面有机玻璃平板;(2)粘贴粘贴 500 目防水砂纸目防水砂纸的有机玻璃平板的有机玻璃平板;(3)粘贴粘贴 360 目防水砂纸目防水砂纸的有机玻璃平板的有机玻璃平板;(4)粘结粘结 d50=0.5mm 树脂树脂颗粒的有机玻璃平板颗粒的有机玻璃平板;(5)粘结粘结 d50=6.0mm 塑料塑料颗粒的有机玻璃平板颗粒的有机玻璃平板.1.2 实验方案测试在水槽试验段进口下游测试在水槽试验段进口下游 95cm 处进行处进行.调整水泵电机频率使调整水泵电机频率使断面雷诺数断面雷诺数 ReR 在在6050至至9240的范围内变化的范围内变化,相应的摩阻流速相应的摩阻流
8、速 U*的变化范围是的变化范围是 0.005 0.020m/s;表面粗糙雷诺数表面粗糙雷诺数 Re 的变化范的变化范围是围是 0.082 至至 105.有关参数的定义和计算公式有关参数的定义和计算公式:ReR=RV/Re =U*/系列试验的近壁区流态分别为明渠水流的光滑区、过渡区和粗糙系列试验的近壁区流态分别为明渠水流的光滑区、过渡区和粗糙区区,由于小型明槽壁面光滑时断面形状对谢才系数由于小型明槽壁面光滑时断面形状对谢才系数 C 的影响可略的影响可略,故采用光滑圆管模式估算光滑区的断面平均流速故采用光滑圆管模式估算光滑区的断面平均流速;过渡区和粗糙过渡区和粗糙区的估算公分别采用区的估算公分别采
9、用:V=U*(5.75lg(2RU*)+1.75)V=-5.6569U*lg(0.083 R+2.21x10-6(U*R)V=U*(5.75lg(H )+6.25)其中:R 为断面水力半径,单位为 m;为水体的运动粘滞系数,单位为 m2/s;为表面粗糙的凸起高度,单位为 m;U*为摩阻流速;H 为水深,单位为m。2 流场综合分析法u紊流猝发现象借助于流动显示才逐渐被人们所认识。过去广泛紊流猝发现象借助于流动显示才逐渐被人们所认识。过去广泛采用条件采样技术采用条件采样技术,特别是象限法来检测猝发现象的发生特别是象限法来检测猝发现象的发生.但单但单纯的流动显示法和着眼于分析点量测数据的条件采样法均
10、有局限纯的流动显示法和着眼于分析点量测数据的条件采样法均有局限性性.由于紊流拟序结构本身是场现象由于紊流拟序结构本身是场现象,宜着眼于流场分析将流动显宜着眼于流场分析将流动显示与计算机图像处理相结合示与计算机图像处理相结合.流场综合分析法是充分利用流场综合分析法是充分利用 PIV 粒粒子图像速度场仪和流动显示功能对猝发现象进行全面综合场分析子图像速度场仪和流动显示功能对猝发现象进行全面综合场分析.u在观测部位上游设置直径约为在观测部位上游设置直径约为 0.01mm 的细铂金丝为负电极的细铂金丝为负电极,直流电脉冲电解水体直流电脉冲电解水体,沿铂金丝形成极为细小的氢气泡沿铂金丝形成极为细小的氢气
展开阅读全文