煤粉粘性流體繞圓柱流動

粘性流體繞圓柱流動(湍流分離流原理)

由於實際流體存在粘性，當它繞流圓柱體時，在柱體表麵要產生附麵層及湍流分離現象。當粘性流體流近圓柱時，在前駐點附近，附麵層來不及發展，附麵層的厚度較保隨著流體沿柱表麵進一步向兩側繞流，附麵層越來越厚，附麵層內的流體微團被粘滯力所阻滯，損耗動能，逐漸減速，越靠近物體壁麵的流體微團，受粘性力的阻滯作用就越大，動能的損耗越大，減速也越快。煤粉製備需要一套很嚴密的煤粉製備係統。在曲麵的降壓加速段中，由於流體的部分壓力勢能轉變為流體的動能，流體微團雖然受到粘性力的作用，但仍有足夠的動能，繼續前進。但是，在曲麵的升壓減速段中，流體的部分動能不僅要轉變為壓力勢能，而且粘性力的阻滯作用也要繼續消耗動能，這就使流體微團的動能消耗更大，流速迅速降低，從而使附麵層不斷增厚。當流到曲麵的某一點s時，如果靠近物體壁麵的流體微團的動能已被消耗盡，這部分流體微團便停滯不前，跟著而來的流體微團也將同樣停滯下來，以致越來越多的被停滯的流體微團在物體壁麵和主流之間堆積起來。與此同時，在S點之後，壓力的繼續升高將使這部分流體微團被迫反向逆流，並迅速向外擴展。這樣，主流便被擠得離開了物體壁麵，在S丁線上流體微團的速度等於零，成為主流和逆流之間的間斷麵。由於間斷麵的不穩定性，很小的擾動就會引起間斷麵的波動，進而發展並破裂成旋渦，造成附麵層的脫離，s點被稱為附麵層的分離點。分離時形成的旋渦，不斷地被主流帶走，於是在物體的後麵形成尾渦區。

流體被分離後，在圓柱的後麵渦流區中，發生一係列令人感興趣的現象，特別是像卡門渦流(渦街)這樣的湍流現象。當氣流的雷諾數很小時(層流，Re≤40)並不發生流動脫離。而Re>40以後，開始形成旋渦。隨著Re的提高，圓柱體背後的繞流尾跡拉長，特別是柱體的兩側，存在周期性的、交替的向下遊釋放一係列旋渦，而且是整齊的、反對稱的排列，人們稱之為渦列或渦街，或稱卡門渦街。如果流體繞流的隻是單根圓管，在Re一200～50000範圍內，卡門渦街的脫體頻率^和繞流速度W。成正比，而和圓柱直徑d。

有趣的是，流體(風)吹電線時也會發生噓噓發響的現象。這種音響是由於卡門渦流周期性脫落時引起的流體中的壓力脈動所造成的聲波。這種聲波的頻率也是隨繞流速度提高而提高的。

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