理想流體模型有哪些重要意義!

流體的粘度及其影響因素比較復(fù)雜，給實(shí)際冶金網(wǎng)流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究帶來(lái)很大的不 便。因此，為把問(wèn)題簡(jiǎn)化，正像物理學(xué)中引入理想氣體，理論力學(xué)中引入剛體等概念一 樣，流體力學(xué)中也常采用理想流體(或稱無(wú)粘性流體)模型，即假設(shè)流體在流動(dòng)時(shí)沒有摩擦 損失，認(rèn)為內(nèi)摩擦力為零。在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，先按理想流體來(lái)考慮，找出規(guī)律后再加以修 正，然后應(yīng)用于實(shí)際流體。實(shí)際上在某些場(chǎng)合下，粘性并不起主要作用，此時(shí)實(shí)際流體就可 按理想流體來(lái)處理。因此，引入理想流體的概念，對(duì)解決工程實(shí)際問(wèn)題具有重要意義。 紊流是工程實(shí)際當(dāng)中常見的一種流動(dòng)型態(tài)，其特點(diǎn)是流體內(nèi)部充滿了許多可以目測(cè)的 大小不等的漩渦，這些漩渦除在主流方向隨流體運(yùn)動(dòng)外，還在各個(gè)方向產(chǎn)生無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)， 使流場(chǎng)中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和大小都隨時(shí)間而波動(dòng)，形成脈動(dòng)現(xiàn)象。雷諾數(shù)越大，這種脈動(dòng) 越強(qiáng)烈。紊流的這種無(wú)規(guī)則的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，使得對(duì)紊流的研究要比層流復(fù)雜得多。雖然從微觀 上看，紊流實(shí)際上是不穩(wěn)定流動(dòng)，但大量實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果表明，當(dāng)外界條件不變時(shí)，在足夠長(zhǎng) 的時(shí)間內(nèi)，這種脈動(dòng)的各運(yùn)動(dòng)參數(shù)始終在某一平均值上下波動(dòng)。從實(shí)際的角度考慮，人們關(guān) 心的并不是紊流的瞬時(shí)量，而是這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值。因此，通常用紊流在某一段時(shí) 間內(nèi)的某參數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值(稱為時(shí)均值)來(lái)代替相應(yīng)的脈動(dòng)參數(shù)值，以平均值和脈動(dòng)值之和 來(lái)代替瞬時(shí)值，這就是“時(shí)均化”的概念。引入時(shí)均化的概念后，工程當(dāng)中實(shí)際不穩(wěn)定的紊流 脈動(dòng)現(xiàn)象并可簡(jiǎn)化為時(shí)均意義上的穩(wěn)定流動(dòng)來(lái)處理，通常測(cè)定和使用的紊流運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如流 速、流量、壓力等）都是時(shí)均化意義上的穩(wěn)定值。 實(shí)際粘性流體流動(dòng)中，無(wú)論Re 數(shù)有多大，在固體壁面上流速總為零。而在離開壁面僅 一小距離處，流體的速度就變到與主流速度U()大體相等。因此壁面附近存在一個(gè)垂直于流 速方向的速度梯度很大的薄層區(qū)域，稱之為邊界層。流體粘性的影響僅限于邊界層。下面以 流體均勻流過(guò)平板為例來(lái)說(shuō)明邊界層的形成與發(fā)展。 從量綱分析中還可得知，雷諾數(shù)實(shí)際上是慣性力與粘性力之比其物理意義很明確，Re 值小，表明粘性力的作用較慣性力大，能夠削弱甚至消除因干擾造成的流體擾動(dòng)，使流動(dòng)保 持為層流狀態(tài);Re 值大，表明粘性力作用小，無(wú)法抵抗因干擾而產(chǎn)生的流體擾動(dòng)，而慣性力 則易促使擾動(dòng)的發(fā)展與擴(kuò)大，使流動(dòng)呈現(xiàn)紊流狀態(tài)。