资源描述：
《明渠和管道紊流结构.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、一,s。1[年月中司砰学第1期明渠和管道紊流结构窦国仁南京水利科学研究(姿裂羹叻摘要,,,本文对紊动机理进行了分析建立了一个随机模型以确定雷诺应为并着童讨论了二元光滑明渠和管道中的紊流规律.由于同时考虑了雷诺应力和粘滞应力,导出了包括边界层在内的时均流速和脉动流速分布公式.通过对壁面绕流情况的分析,、获得了包括光滑区过渡区和阻功平方区在内的时均流速分布的统一公式和阻力系数,.的统一公式所有这些均与试验资料一致、一前言,紊流的统计理论在研究均匀各向同性紊流中已取得了许多重要成果但对于实践中具有,.重要意义的剪切紊流基本上还只能依靠半经验理论来解决然而由于半经验理论只研究紊,,流的时均规律
2、不能解决脉动结构问题而且在时均规律方面也还有许多问题如壁面附近的时均结构和过渡区的流速和阻力规律等问题没有得到解决.,,作者在以前研究的基础上氏2]提出了河床紊流的随机理论3[J和壁面附近的绕流机理4[]从而可以用来阐述明渠和管道中紊流的脉动结构和时均结构.二、紊动机理和随机模型,,在紊流内部充满着许多大小不同的涡旋其大小和轴向在空间的分布是随机的在紊流内部的相对运动也是随机变化的.高速电影资料表明,涡体在运动过程中其轴心的速度变化远,,,,较其它部分的变化为缓在一定时间内即在一定距离内基本上保留着原来的速度当然此段时间的长短或此段距离的大小,也是随机变化的.虽然涡旋在运动过程中不断变
3、形,但由于轴,,.,心速度保持不变的时间较短故在这段时间内的变形影响很小可忽略不计根据这些认识可以建立各点瞬时流速间的相互关系.xl,,x,,.`在直角坐标系心中讨论点P的坐标可用向量半径x表示设在0t时此涡旋,,x)。,`之轴心位于一厂一几点其中几表示轴心速度分量的变化趋近于零的距离即`,,,.,`二r`。,。。*rt.(一一式)~(x一)(21),.,在板时p点流速可用(x一犷一几)点流速通过Taylor级数表示仅取级数前两项时则有。`xi。,to,。:,`。’`。,`;r,口(一洲一l{).二。`二一r`。l。。+22()~(一式)+(:二()口xm本文l夕夕夕年,1958日.3
4、月27日收到80年月收到修改稿1116式巾·.,,`、)二+·`,)1+·`)2,,(;几,一(;;,+(`:+;d一t`、飞一夕.3口,、咨气x3’会最—dx,a,,:另一面当时间为时则因涡方旋转动而有·,`·,,`,..(二,,x一r`。lr〔。、,。23)一()+又一;(为角速度)()如果用石`,和可分别表示时均流速和脉动流速分量并令,/、,,,.,、。口:.夕,`,42,1不份夕火`(`)。r。夕田尸之r,)一八二一卞石下一个一叭口万附考虑到连续方程式,2.3则由()式又可写做,,.,、,/1己石1d石。.:.2约“)。尹犷邢(弓)一一十百,)n瓦霖一万石沙万B〔SJ,;”此
5、式较MaKKaBe建议的公式增加了两项般说来涡旋的相对半径和涡旋的相对运一,.。,*动速度尹应当是两组独立的随机变量并可以认为是近似于正态分布的如用。和表,示这两组随机变量的统计空间的向量半径则其机率分布密度可以写做。,/·才’(一”一,(才,+,.(六)…卜(26)式中..t}十对*)*27川(t了十叮*)~川(+材(t置+对*)十心(烤十峨)(),,*、,UL和则写如果令分别表示特征速度特征时间和特征长度可成`,`.U气t*,。,T,.28峨一:~乙(),.,它当径由于:系表示讨论点至涡旋轴心的距离应与涡旋半有关设义表示讨论点偏离涡,3[J距旋半径中点之离并取,,:1十、,i+,十
6、。,:一粤:一()才斌一是2.9卜阵分*;)()2LZ,,.。为ii一,2犷,其中考虑壁面影响的无尺度数为虚值即了二r几一方面应当与涡旋直径,`,,,有关另一方面又应与基本脉动流速有关因而取`),r,,`z*,`t,,t,..l;~。(Z:)+(l+i):~Zm乙产+(l+i)U了(210),的平和以通密例如各脉动量统计均值相关矩可过机率度来确定`。··才,才··,君1·:才2,2,。3,,石:,、、、、一!{…{(;()…::。`),·才,才·。1`:,33.,,、、:一{{…{{:;()…丽,,脉的则由此不难得出所有动量统计平均值为零而二次相关矩有万,,,,。22,、,,u。乙3。
7、l)石一土下一生(一厌犷万:2`2、。,,)`222,,.z:l2刀L占一灸。;=下211又{一(,了,_,’1~一,万一一1;l;s),`1百`寿,犷i`仁,)奋乙“Ji,。~—曰=—阴221:明渠和管道紊流结构1117期窦国仁,.,,*由于相关矩表征着实在的紊流结构故只取实值部分式公氏为克朗科符号上述中和·,,,,i~护时民li铃例如当~当i时气~.0、三雷诺应力和紊动动能,,,在剪切紊流中脉动流速的二次相关矩具有应力的物理意义通常称之为雷
