理想流体模型有哪些重要意义!230

流体的粘度及其影响因素比较复杂，给实际冶金网流体的运动规律的研究带来很大的不 便。因此，为把问题简化，正像物理学中引入理想气体，理论力学中引入绝对刚体等概念一 样，流体力学中也常采用理想流体(或称无粘性流体)模型，即假设流体在流动时没有摩擦 损失，认为内摩擦力为零。在处理实际问题时，先按理想流体来考虑，找出规律后再加以修 正，然后应用于实际流体。实际上在某些场合下，粘性并不起主要作用，此时实际流体就可 按理想流体来处理。因此，引入理想流体的概念，对解决工程实际问题具有重要意义。 紊流是工程实际当中最常见的一种流动型态，其特点是流体内部充满了许多可以目测的 大小不等的漩涡，这些漩涡除在主流方向随流体运动外，还在各个方向产生无规则的运动， 使流场中各质点的运动方向和大小都随时间而波动，形成脉动现象。雷诺数越大，这种脉动 越强烈。紊流的这种无规则的随机运动，使得对紊流的研究要比层流复杂得多。虽然从微观 上看，紊流实际上是不稳定流动，但大量实验观测结果表明，当外界条件不变时，在足够长 的时间内，这种脉动的各运动参数始终在某一平均值上下波动。从实际的角度考虑，人们关 心的并不是紊流的瞬时量，而是这些运动参数的统计平均值。因此，通常用紊流在某一段时 间内的某参数的统计平均值(称为时均值)来代替相应的脉动参数值，以平均值和脉动值之和 来代替瞬时值，这就是“时均化”的概念。引入时均化的概念后，工程当中实际不稳定的紊流 脉动现象并可简化为时均意义上的稳定流动来处理，通常测定和使用的紊流运动参数（如流 速、流量、压力等）都是时均化意义上的稳定值。 实际粘性流体流动中，无论Re 数有多大，在固体壁面上流速总为零。而在离开壁面仅 一小距离处，流体的速度就变到与主流速度U()大体相等。因此壁面附近存在一个垂直于流 速方向的速度梯度很大的薄层区域，称之为边界层。流体粘性的影响仅限于边界层。下面以 流体均匀流过平板为例来说明边界层的形成与发展。 从量纲分析中还可得知，雷诺数实际上是惯性力与粘性力之比其物理意义很明确，Re 值小，表明粘性力的作用较惯性力大，能够削弱甚至消除因干扰造成的流体扰动，使流动保 持为层流状态;Re 值大，表明粘性力作用小，无法抵抗因干扰而产生的流体扰动，而惯性力 则易促使扰动的发展与扩大，使流动呈现紊流状态。