燃烧学 第3版 PPT课件 第3章 燃烧空气动力学基础——混合与传质.pptx

;;3.1.1 湍流脉动 3.1.2 湍流的数学描述——雷诺方程组 3.1.3 湍流附加应力的假定;1883年，雷诺首先发现了粘性流体的两种流动状态：;;脉动的特性 ;湍流脉动的相关性; ——湍流切应力 ——湍流正应力 动量传递 ——湍动度 w* ——某一特征速度 ——湍流热通量 热量传递 c ——比热 ——湍流传质通量 质量传递 m′ ——流体某一组分 物质量的脉动量 ;粘性不可压缩流体Navier-Stokes方程 连续方程： 运动方程: X方向： Y方向： Z方向：;对各参数进行时均化处理 惯性力;第一项 时均化后 第二项 时均化后 同理：第三项时均化后： 第四项时均化后：;可以合并;附加应力与粘性力合并后得 ：雷诺方程组;;①湍流附加切应力是由流体微团横向速度脉动 引起的在 l 范围内横向动量转移。 l 为两流体层之间的混合长度或叫引起动量传递的有效空间范围。即普朗特混合长度;②在混合长度范围内 ′是同一个数量级，则;湍流切应力σt是由于涡量横向转移所引起的 泰勒涡量理论推导出的湍流切应力的计算式 它与普朗特混合长度理论的计算式完全一致的。只不过泰勒理论中的某一横向尺寸lt是普朗特混合长度l的 倍，即 ;Bossinesq假定湍流附加切应力也正比于平均的横向速度梯度，并引进等效湍流粘性系数?t和?t 与普朗特混合长度理论比较 湍流附加应力项用等效湍流粘性力来表示 ;用等效湍流粘性力代替湍流附加应力得：;;; ReRelj时，靠分子运动扩散 Re?Relj时，靠分子运动扩散+湍流运动扩散 ReRelj时，湍流运动扩散; （1） 与 均小于1，说明：动量交换过程不如热量 和质量交换更强烈，∴温度和浓度混合边界层比速度边界层发展得快。 （2）由于Let=a/D≈1，说明：温度和浓度边界层的发展十分相近， 可以用传热过程的基本规律近似描写质量交换。;传递通量G=KY;(1).???流传质的努塞特准则方程 仿照对流换热的准则方程 写出对流传质的准则方程 颗粒近似为小球体，对流传质的Nuzl准则方程为： 由纯分子运动扩散引起的传质，当颗粒与气体间相对Re很小时，Nu0 ≈ 2.0。 ;(2).颗粒在静止空间中对流传质的特性 或 在燃烧学中的重要意义： 氧气向颗粒表面的扩散与颗粒的粒径δ0成反比。比如：在悬浮燃烧 中，燃料颗粒粒径愈小，“三传”都愈强烈。 ; 项目;;;;射流内外边界间的区域就是湍流混合边界层R。 射流中心线上的速度wzs随射流减小。基本段的速度分布成单峰形，在外边界 和轴心线处的速度梯度 混合边界层厚度R 对基本段， , a和 是经验系数，由实验整理 对初始段， 湍流自由射流的无量纲射程距离 ;（2）.湍流自由射流的基本特性 自由射流中任意断面上 压力梯度很小，可认为自由射流内部的压力p是不变的，处处相等，且等于周围介质的压力p0，即p = p0。 （3）.湍流自由射流的自模化特征 即断面上的速度、温度、浓度等参数分布的相似性。 ;;(3).等温伴随流射流的积分守恒条件 对等温伴随流射流 ρ = ρ1 = ρ2 = 常数 。 动量差积分守恒条件 热焓差和浓度差积分守恒条件 ;;;;(1).轴对称射流轴心线上动量、热量和质量交换的变化规律 1）沿射流方向x(或s)的变化规律 对轴对称喷口 推论： ①当s = s0或x = x0时，wzs = w1 ②对射流核心区的内夹角 对普通圆形直喷口， a = 0.076 ;2）射流轴心线上 和 的变化规律 （2）.平面射流轴心线上动量、热量和