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工業(yè)爐燃燒之流體運(yùn)動(dòng)基本概念

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流體很容易運(yùn)動(dòng), 促使流體運(yùn)動(dòng)的因素是作用在它上面的力, 如: 壓力、 重力等。表征流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的各種物理量如速度、 加速度、 密度、 重度、 壓強(qiáng)、 剪切應(yīng)力等稱為運(yùn)動(dòng)參數(shù)流體動(dòng)力學(xué)是要建立各運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系, 給出它們的規(guī)律, 以便在工程技術(shù)中, 根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)參數(shù)求出未知的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

(一) 恒定流與非恒定流

充滿運(yùn)動(dòng)流體的空間稱為 “流場” 。流場中的流速、 壓強(qiáng)、 溫度等參數(shù)隨時(shí)間而改變的流動(dòng)稱為非恒定流或稱為非穩(wěn)定流。如液體由液面改變的容量中流出, 即為非恒定流。如果在流場中, 所有的運(yùn)動(dòng)參數(shù)均不隨時(shí)間而改變, 僅與這點(diǎn)位置有關(guān), 那末這樣的流動(dòng)稱為恒定流, 或稱為穩(wěn)定流。如在液面不變的容器中液體流出稱穩(wěn)定流。

實(shí)際上, 流體流動(dòng)時(shí)往往發(fā)生脈動(dòng)現(xiàn)象, 真正的恒定流是很少的。但只要各運(yùn)動(dòng)參數(shù)在較長時(shí)間內(nèi), 其平均值不變, 便可視為恒定流。工程中遇到的流體大都按恒安流處理。

(二) 層流與紊流

流體流動(dòng)除了分為恒定流和非恒定流兩種類型外, 還有兩種不同的流態(tài), 即層流紊流。

流體流動(dòng)時(shí), 流體的質(zhì)點(diǎn)成為互不干擾的細(xì)流前進(jìn), 各細(xì)流互相平行, 層次分明。這種流體的流態(tài)稱做層流。大量實(shí)驗(yàn)測定, 在平直的圓管中流動(dòng)的流體, 當(dāng)雷諾準(zhǔn)則數(shù)Re≤2300時(shí), 流態(tài)屬于層流。另一種流態(tài)是流體流動(dòng)時(shí), 出現(xiàn)一種紊亂的狀態(tài)。流體各質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng), 流體內(nèi)各股細(xì)流互相更換位置, 流體質(zhì)點(diǎn)有軸向和橫向運(yùn)動(dòng), 互相撞擊, 產(chǎn)生湍動(dòng)和旋渦, 這種流態(tài)稱紊流或湍流。當(dāng)Re≥4000 時(shí), 流態(tài)屬紊流。當(dāng)2300≤Re≤4000時(shí), 流態(tài)是不穩(wěn)定的, 可能是層流, 也有可能是紊流。