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煤粉粘性流体绕圆柱流动

时间:2014-05-27 10:38:33

作者:世邦机器

粘性流体绕圆柱流动(湍流分离流原理)

由于实际流体存在粘性,当它绕流圆柱体时,在柱体表面要产生附面层及湍流分离现象。当粘性流体流近圆柱时,在前驻点附近,附面层来不及发展,附面层的厚度较保随着流体沿柱表面进一步向两侧绕流,附面层越来越厚,附面层内的流体微团被粘滞力所阻滞,损耗动能,逐渐减速,越靠近物体壁面的流体微团,受粘性力的阻滞作用就越大,动能的损耗越大,减速也越快。煤粉制备需要一套很严密的煤粉制备系统。在曲面的降压加速段中,由于流体的部分压力势能转变为流体的动能,流体微团虽然受到粘性力的作用,但仍有足够的动能,继续前进。但是,在曲面的升压减速段中,流体的部分动能不仅要转变为压力势能,而且粘性力的阻滞作用也要继续消耗动能,这就使流体微团的动能消耗更大,流速迅速降低,从而使附面层不断增厚。当流到曲面的某一点s时,如果靠近物体壁面的流体微团的动能已被消耗尽,这部分流体微团便停滞不前,跟着而来的流体微团也将同样停滞下来,以致越来越多的被停滞的流体微团在物体壁面和主流之间堆积起来。与此同时,在S点之后,压力的继续升高将使这部分流体微团被迫反向逆流,并迅速向外扩展。这样,主流便被挤得离开了物体壁面,在S丁线上流体微团的速度等于零,成为主流和逆流之间的间断面。由于间断面的不稳定性,很小的扰动就会引起间断面的波动,进而发展并破裂成旋涡,造成附面层的脱离,s点被称为附面层的分离点。分离时形成的旋涡,不断地被主流带走,于是在物体的后面形成尾涡区。

流体被分离后,在圆柱的后面涡流区中,发生一系列令人感兴趣的现象,特别是像卡门涡流(涡街)这样的湍流现象。当气流的雷诺数很小时(层流,Re≤40)并不发生流动脱离。而Re>40以后,开始形成旋涡。随着Re的提高,圆柱体背后的绕流尾迹拉长,特别是柱体的两侧,存在周期性的、交替的向下游释放一系列旋涡,而且是整齐的、反对称的排列,人们称之为涡列或涡街,或称卡门涡街。如果流体绕流的只是单根圆管,在Re一200~50000范围内,卡门涡街的脱体频率^和绕流速度W。成正比,而和圆柱直径d。

有趣的是,流体(风)吹电线时也会发生嘘嘘发响的现象。这种音响是由于卡门涡流周期性脱落时引起的流体中的压力脉动所造成的声波。这种声波的频率也是随绕流速度提高而提高的。

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