爱看书

字:
关灯 护眼
爱看书 > 学霸系科学家系统 > 第60章 湍流摩擦系数公式和湍流模型方程

第60章 湍流摩擦系数公式和湍流模型方程(1/2)

    在边界层论文提交后,卓越开始向湍流方程进发。

    第二天的上午,他坐在图书馆靠窗的位置,一个人坐在那,面前放着电脑,电脑旁有一堆书和本子,他右手持笔,左手撑着下巴,目露思索。

    阳光透过窗户照射到他的身上,沐浴金光,好似伟人在思索。

    他心道“湍流是一种非常复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。”

    “它是由粘性力引起的,由无数个漩涡叠加而成。”

    “雷诺数是表征惯性力与粘性力的比值,也是判断层流与湍流的一个重要依据。”

    “当雷诺数很小时,粘性力起主导作用,此时流态为层流。”

    “当雷诺数很大时,惯性力起主导作用,此时流态为湍流。”

    “而不管是粘性力,还是惯性力,它们都有摩擦力,毕竟湍流不是超流体。”

    “所以,还要推导出一个湍流摩擦系数公式。”

    “想要推导出湍流摩擦系数公式,那么就要先求出湍流流动的复杂性,而这就要用到工程上处理复杂问题的方法——半理论半经验的方法。”

    “而湍流流动的复杂性公式是。”

    说着他拿起笔,在本子上写。

    【l=(μ+e)du/dy】

    “再进行量纲分析。”

    “可采用伯金汉量纲分析方法。”

    “那么就有伯金汉π定理。”

    【f(π?,π?,……,π?)=0】

    “从湍流的实验和理论可以分析出几个确定影响因素。”

    【?p?=?(d,l,ub,p,μ,e)】

    “这里包含7个物理量,3个基本量纲,可用4个准数。”

    “最后是量纲计算,可得!”

    【  1l(-1)t(-2)=(j+k)l(a+b+c-3j-k+)t(-c-k)】

    “通过两边的量纲相同可得方程组,接触a,c,j并带入(a)式,整理得。”

    【……】

    “……”

    “湍流摩擦系数公式就是。”

    【∑h?=(λ1/d+∑ξj)u2b/2

    ∑h?=λl+∑l?/du2b/2】

    “当湍流发生变化,分段计算再求和,可得。”

    【∑h?=∑h?,i】

    卓越长呼一口气,看着自己写的公式,验证一番后,他满意的点头。

    “湍流摩擦系数求出来了,但依然不满足求出湍流方程。”

    湍流方程是一个世纪难题,虽然卓越求出了n-s方程,让湍流有了理论基础。

    但是这对于解决湍流还远远不够。

    至今他已经解开了湍流的三种模式,雷诺数,边界层方程和湍流摩擦系数,而他还是没法解开湍流。

    “任何理论被验证前,都要有一个模型。”

    “所以,湍流也应该有湍流模型。”

    所谓湍流模型是以雷诺平均运动方程与脉动运动方程为基础,依靠理论与经验的结合,引进一系列模型假设,而建立起的一组描写湍流平均量的封闭方程组。

    说完他在电脑上搜索关于湍流模型信息,很快他就找到了。

    “有四种模型?”卓越淡笑道“也对,湍流毕竟被研究这么久了,有这么多模型也很正常。”

    湍流模型有四种模型,分别是零方程模型、一方程模型、二方程模型和雷诺应力模型。

    零方程模型分为两种,c-s模型和b-l模型。

    一方程模型也有两种,s-a模型和b-b模型,s-a模型是从一种经验和量纲分析出发的,而b-b模型是从二方程模型简化而来。

    二方程模型是k-e模型和k-oa模型。

    “既然求出了湍流摩擦系数公式,那么模型就选s-a模型吧!”

    s-a湍流模型是一个一方程模型,相对于二方程模型计算量小,稳定性好,同时又有较高的精度。

    “首先是s-a湍流模型的基础方程。”

    【df/dt=?f/?t(u?)f=扩散项+产生项-耗散项】

    “扩散项是!”

    “s-a的扩散项相比于其余模型的扩散项更加的保守,因此要引入非保守的扩散项,要在其中添加v?的一阶微分,所以可得扩散项的表达式为。”

    【扩散项=1/σ[?(v??v?)+cb?(?v?)2]】

    “接下来是产生项。”

    “s-a模型主要用于空气动力学研究,主要对象往往是存在大量涡量区域的湍流。”

    “因此s-a模型采用另一种对涡量大小的表达。”

    【w=√2Ω??ζ

    Ω??=1/2(?u?/?x?-?u?/?x?)】

    “所以可得产生项。”

    【产生项=cb?sv
本章未完,请点击下一页继续阅读》》
『加入书签,方便阅读』
内容有问题?点击>>>邮件反馈