常見問題

渦街流量計(jì)和粘度有什么關(guān)系介紹說(shuō)明

當(dāng)流體由A到達(dá)B時(shí)，流體粘性力作用要消耗一些能量，從而使邊界層中流體的速度有降低的趨勢(shì)。為了維持邊界層內(nèi)速度的增長(zhǎng)，在降壓增速區(qū)域內(nèi)，只有靠邊界層外流體輸送一些能量來(lái)補(bǔ)充。因此，從A到B這段區(qū)間里，邊界層內(nèi)的流動(dòng)是穩(wěn)定的。
在B點(diǎn)以后，邊界層外流體的流動(dòng)變?yōu)樵鰤簻p速流動(dòng)，這樣邊界層外流體的動(dòng)能要轉(zhuǎn)化一部分為壓力能，而流速會(huì)不斷減小。由于減速，它已不可能給邊界層內(nèi)的流體補(bǔ)充能量，來(lái)減緩由于流體粘性阻滯作用的能量消耗而引起的減速趨勢(shì)。這樣，邊界層內(nèi)流體的能量有一部分要轉(zhuǎn)化為壓力能，還有一部分要繼續(xù)克服摩擦阻力。因此，在得不到能量補(bǔ)充的情況下，剩余的能量已不足以維持邊界層外邊界上速度的減緩和壓力的升高，導(dǎo)致速度更劇烈下降。尤其是靠近圓柱體表面的那部分流體，因受壁面影響，速度減小得更快。
流體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn)后，為克服摩擦力所消耗的能量和為增壓而轉(zhuǎn)化出的能量已把圓柱體表面附近流體的動(dòng)能耗盡，這部分流體只能停滯下來(lái)，進(jìn)而出現(xiàn)倒流現(xiàn)象。從圖2-2可看出，速度分布曲線越來(lái)越窄。
從C點(diǎn)以后到D點(diǎn)，出現(xiàn)了邊界層的分離面C-C'。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，流體的流動(dòng)極不穩(wěn)定，不斷地形成一個(gè)個(gè)旋渦。一方面這些旋渦不斷地被帶走，而另一方面又不斷地卷進(jìn)一些有較大能量的流體，來(lái)補(bǔ)充被帶走的那部分流體。來(lái)流與邊界層內(nèi)倒流的流體相遇，使流線顯著地被擠離圓柱體表面，產(chǎn)生了邊界層分離現(xiàn)象。這就是渦街流量計(jì)中流體繞流運(yùn)動(dòng)和旋渦分離的原因和過程。

在討論流體繞流運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果流體的粘度較小（例如氣體），可把距繞流體較遠(yuǎn)處的流體運(yùn)動(dòng)近似看作非粘性流體做無(wú)渦街運(yùn)動(dòng)。而在靠近繞流體壁面處的一薄層流體的運(yùn)動(dòng)，卻不能看成這樣的流動(dòng)。通常把這一薄層稱為邊界層。邊界層內(nèi)流體流動(dòng)有以下特點(diǎn)：
(1)邊界層厚度沿繞流體在流動(dòng)方向上的長(zhǎng)度增加。
(2)—邊界層圖2-1繞流體邊界層無(wú)論流體的粘度多小，在緊貼繞流體壁面處的流體質(zhì)點(diǎn)的速度都為零。隨著離壁面距離增大，如圖2-1所示，當(dāng)離壁面一定距離后，速度便增加到接近邊界層外的非粘性流體相同的速度。因此，在邊界層內(nèi)速度梯度很大。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律可知：內(nèi)摩擦力和速度梯度成正比。所以，在邊界層產(chǎn)生很大的內(nèi)摩擦力。
(3) 由于邊界層內(nèi)的速度梯度很大，造成強(qiáng)烈旋渦，所以是渦運(yùn)動(dòng)。
(4) 邊界層內(nèi)沿繞流體壁面的法線方向上各點(diǎn)的壓力數(shù)值是相同的，如設(shè)y軸為垂直于繞流體壁面的方向，則邊界內(nèi)壓強(qiáng)的分布為d/)/dy = 0。邊界層的存在是流體做繞流運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生分離現(xiàn)象的重要原因之一。
2.統(tǒng)浼缽產(chǎn)i在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，流體的繞流運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生旋渦分離現(xiàn)象。以圓柱體為例，可說(shuō)明流體的繞流運(yùn)動(dòng)和旋渦分離過程。

圓柱體左邊的箭頭表示流體流動(dòng)方向，流速為u,壓力為p0
當(dāng)流體流經(jīng)圓柱體時(shí)，如果不考慮流體的粘性影響，則在流體接近圓柱體前緣A處就開始減速，然后沿曲面加速，在最高點(diǎn)B處，速度達(dá)到最大。接著開始減速，最后在圓柱體后面又合攏在一起，流動(dòng)不產(chǎn)生分離。
而實(shí)際流體是有粘性的，因此在圓柱體表面要產(chǎn)生邊界層。在前駐點(diǎn)A處，流速"=0。在該處的邊界層還未來(lái)得及發(fā)展，因此邊界層厚度近似為0。隨著流體沿圓柱體表面向兩側(cè)繞流，經(jīng)前駐點(diǎn)A后，流速逐漸增大，壓力逐漸降低，邊界層厚度逐漸增加。但該區(qū)域邊界層很薄，因此邊界層內(nèi)部壓力與外部壓力可認(rèn)為基本相等。邊界層內(nèi)流速、壓力變化趨勢(shì)與邊界層外表面相同。

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