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文檔簡介

§8-8平面渦流(二維旋渦的速度和壓強分布)龍卷風工程中與渦流相關的裝置

鍋爐中的旋風燃燒室

離心式除塵器

離心式噴油嘴離心式泵和風機

第八章理想流體的有旋流動和無旋流動平面流動:*假設

在重力作用下不可壓縮理想流體中有一個象剛體一樣以等角速度繞自身軸旋轉(zhuǎn)的無限長鉛垂直渦束其渦通量為J*渦束周圍的流體,在渦束的誘導下,繞渦束軸作對應的等速圓周運動*無限長鉛垂直渦束,

與渦束軸垂直的所有平面上流動情況相同,

故可只研究其中一個平面的流動*該流動可以分為:渦束內(nèi)的流動區(qū)域稱為渦核區(qū),半徑為,為有旋流動渦束外的流動區(qū)域稱為環(huán)流區(qū),流動為無旋流動

(因為速度環(huán)量和旋渦都不能自動產(chǎn)生)環(huán)流區(qū)內(nèi),速度分布為由斯托克斯定理知,沿任何圓周流線的速度環(huán)量為*故環(huán)流區(qū)的速度分布為*在環(huán)流區(qū)內(nèi)，壓強分布由伯努里方程式導出:環(huán)流區(qū)內(nèi)半徑為r的點和無窮遠處的伯努利方程由(8-26)代入[A]*可見,在環(huán)流區(qū),隨著半徑的減小,流速升高而壓強降低.在與渦核的交界處:流速達該區(qū)的最高值,而壓強則是該區(qū)的最低值，即：*渦核區(qū):內(nèi)部速度分布為該區(qū)為有旋運動,伯努利積分常數(shù)隨流線變化，故其壓強分布可由歐拉運動微分方程導出。

對于平面定常流動，歐拉運動微分方程為:將渦核內(nèi)任意點的速度代入上式,得將dx

和dy

分別乘以以上二式，相加后得

積分得:在與環(huán)流區(qū)交界處，代入上式，得積分常數(shù)：得渦核區(qū)的壓強分布為：

由上式可知渦管中心的壓強最低，其大小為渦核區(qū)邊緣至渦核中心的壓強差為

由以上討論可知:渦核區(qū)和環(huán)流區(qū)的壓強差相等，其數(shù)值均為。渦核區(qū)的壓強比環(huán)流區(qū)的的低。在渦束內(nèi)部,半徑愈小,壓強愈低，沿徑向存在較大的壓強梯度，所以產(chǎn)生向渦核中心的抽吸作用，渦旋越強，抽吸作用越大。自然界中的龍卷風和深水旋渦就具有這種流動特征，具有很大的破壞力。在工程實際中有許多

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