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潔(jié)淨(jìng)室氣流的(de)狀態

更新時間:2022-07-20  |  點擊率:3209

一、幾種基本流動狀態
1、穩定流與不穩定流
流體(tǐ)質點的各(gè)種運動要素僅因質點所在位置而異,不因時間t而(ér)變化,這種運動(dòng)叫穩定流。如果各種運動(dòng)要素都是位置(x,y,z)與時間(t)的函數,這(zhè)種流動叫不穩定流。
2、漸變流與突變流
當流體運(yùn)動有如下情況時,叫做漸變流。如圖(tú)所示,其特點(diǎn)是(shì):


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(1)流(liú)線之間(jiān)的夾角(jiǎo)β很(hěn)小,即流線之間基本是等(děng)距的。
(2)流線的曲率半徑R最大,即流線(xiàn)接近直線(結合上一點,故(gù)流線接近(jìn)平行),因而慣性力可忽(hū)略。不符合(hé)以上兩種情況的流動就是突變流。
3、均勻流與非(fēi)均勻流
在漸變流中,凡是滿足以下兩個條件的,叫均(jun1)勻流:
(1)沿流長度上各斷麵的形狀和大小(xiǎo)相同。
(2)同一條流線上的任意兩點上的流速相同。由此可見,均勻流是漸變(biàn)流的極限情況。
隻要不具有以上兩個條(tiáo)件中的任何一個,就是非均勻流。如下圖(a)所示的是不(bú)具備上述兩個條件(jiàn)的;(b)所示進口段不具(jù)備第二個條件;(c)所示的才同時具備兩個條件。

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4、層流與紊流
流層與流層間沒有流體質點交(jiāo)換的(de)流動,叫層流,反之即(jí)為紊流。
對於管流來說,當Re由(yóu)大降低到2400以下時,即(jí)轉變為層流,當Re由小升高時(shí),一(yī)般到13800即轉變為紊流。但也(yě)常常不固定,可(kě)以升高到105仍保持層流,這主要取決於來流穩定性。
由於在紊(wěn)流狀態時流(liú)體是以無規則(zé)的相互摻混方式(shì)進行的,隨時間t而變化,所以(yǐ)紊流在實質上不是穩定流。但如果取一稍長的時(shí)段T,取其平均速度(也(yě)稱時均速),即

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如果來流條件不變,雖然是紊流,也可以有不變(biàn)的時均速,仍稱為(wéi)穩定流。也就是說,對(duì)於這種紊流(liú)雖然不能畫出它的瞬時流線,但可以畫出(chū)時均流(liú)線。反之,如果沒有(yǒu)不變的時均速,當然是(shì)不穩定流了。在所(suǒ)研究的範圍內,遇到的是前一(yī)種情況。在潔淨室中,若從流動的雷諾數Re來考慮(lǜ),則都(dōu)屬於紊流流動。
二、紊流過(guò)程的物理狀態
1、紊流形成的過程
(1)渦體的形成。
(a)黏滯性。在流(liú)體的相對運動中,由於黏(nián)滯性而在流層之間產生切應力。對於某一(yī)L層來(lái)說,在它某一邊流速較(jiào)大的流(liú)層加於它的切(qiē)應力是順流(liú)向的,另一邊流速較小的流層加(jiā)於它的切(qiē)應力是逆流(liú)向的。因此對於這一(yī)L層來說,有構成力(lì)矩、促成渦體產生的傾(qīng)向。
(b)波動性。如果因(yīn)某種願因使流層發(fā)生了垂直(zhí)於流體(tǐ)運動方向的波(bō)動,則在凸起一(yī)邊,由於擠壓而使(shǐ)通過斷麵減小,流速增大;反之,凹入一邊斷麵增大,流速減小。這種(zhǒng)兩邊流速的差異同樣進一步促成渦體的產生。
(2)渦(wō)體形成後脫離原流層,衝入鄰近流層。
一旦形成(chéng)渦體,由於(yú)流速較大流層與渦體旋轉(zhuǎn)方向一(yī)致,流速較小流層與渦體旋(xuán)轉方(fāng)向相反,將使流速(sù)較大流層(céng)的(de)流速(sù)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(jiǎn)小的地方壓力增(zēng)大,形成垂直(zhí)於流向的壓差;當該壓(yā)差足以克服(fú)阻力後,就推動渦體(tǐ)脫離(lí)原(yuán)流層,衝入鄰近(jìn)流層。隻要具(jù)備了在(zài)某些流(liú)層中形成渦體並衝入鄰層的(de)這兩個條件(jiàn),由於流動的連(lián)續性,勢必要進行(háng)渦體的交換和流體間的相互(hù)補充。由此而產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較(jiào)多,則可以使整個流動(dòng)狀態*改觀。
2、紊流的特點
根據上述對於紊流形成過程的物理狀態的分析,可以歸納出紊流有以下幾個(gè)特(tè)點:
(1)大的雷諾數。
(2)不規(guī)則性。
(3)擴散性。
(4)三度的渦動。
(5)由於黏性而使能量較快(kuài)的消耗(hào)。
除上(shàng)述特點外(wài),紊流流動還取決於來流條件。如果來流不(bú)平靜,能產生微小的波動,也可促(cù)成渦體產生。這也說明為什麽雷諾數沒有固(gù)定的上臨界(jiè)值。





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