螺旋流-流體力學(xué)調(diào)研報(bào)告（課堂PPT）

1、.1螺旋流流體力學(xué)課程調(diào)研報(bào)告.2目錄 螺旋流的現(xiàn)象 旋與渦的關(guān)系 螺旋流的應(yīng)用 螺旋流應(yīng)用中的研究.3自然與工業(yè)中的螺旋流的現(xiàn)象b. b.水里的漩渦水里的漩渦a. a.龍卷風(fēng)龍卷風(fēng)c.洗衣機(jī)內(nèi)洗衣機(jī)內(nèi)的的旋旋轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)水流流e.飛機(jī)翼尖渦流飛機(jī)翼尖渦流f.螺旋槳螺旋槳葉稍的尾跡渦葉稍的尾跡渦d.煤粉的旋流燃燒煤粉的旋流燃燒如龍卷風(fēng)，水中的漩渦，洗衣機(jī)中的水流，鍋爐煤粉的旋流燃燒，飛機(jī)翼稍和螺旋槳葉稍引出的漩渦等圖圖1：生活與工程中的螺旋流現(xiàn)象：生活與工程中的螺旋流現(xiàn)象.4旋與渦的關(guān)系流體的有旋與無(wú)旋流動(dòng)定義流體的有旋與無(wú)旋流動(dòng)定義 流體力學(xué)中有旋與無(wú)旋的定義是看流體微團(tuán)是否旋轉(zhuǎn)（流體力學(xué)），要與

2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相區(qū)別！流體的有旋與無(wú)旋流動(dòng)判斷流體的有旋與無(wú)旋流動(dòng)判斷 旋度是否為零旋旋.5旋流體力學(xué)中的旋流有旋流動(dòng)，微觀情況看流體微團(tuán)是否旋轉(zhuǎn)流體的有旋與無(wú)旋流動(dòng)判斷流體的有旋與無(wú)旋流動(dòng)判斷 旋度是否為零現(xiàn)實(shí)中的旋流指的是螺旋流或者渦流螺旋流，宏觀表現(xiàn)看氣流的流動(dòng)狀況煤粉的旋流燃燒旋與渦的關(guān)系渦漩渦？.6有旋流動(dòng)一些概念：渦線、渦管，渦束，點(diǎn)渦渦線定義：類似于流線，渦線是這樣一條曲線，曲線上任意一點(diǎn)的切線方向與在該點(diǎn)的流體的渦量方向一致。渦管:類似于流管，給定瞬時(shí)，在渦量場(chǎng)中，過(guò)任意封閉圍線（不是渦線）上各點(diǎn)，做渦線所形成的管狀表面，稱為渦管。渦束是指渦管內(nèi)的有旋流體渦束半徑趨于零的時(shí)候，渦束成

3、為一條渦線。這種流動(dòng)形式稱為點(diǎn)渦。.7有旋流動(dòng)一些概念：點(diǎn)源，點(diǎn)匯，點(diǎn)源：在無(wú)限大的平面上流體從一點(diǎn)沿徑向均勻地向各個(gè)方向流出的流動(dòng)點(diǎn)匯：在無(wú)限大的平面上流體沿徑向均勻地從向各個(gè)方向流入一點(diǎn)的流動(dòng).8旋有不一定會(huì)產(chǎn)生渦，渦中不一定有旋旋與渦的關(guān)系渦漩渦？渦中可以有旋，可以無(wú)旋流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)抵消旋不形成渦流體微團(tuán)在某個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)分量一致旋形成渦旋形成渦的一個(gè)例子.9旋產(chǎn)生渦的情況二維螺旋流有旋運(yùn)動(dòng)少是二維的。什么情況有旋流動(dòng)至下是二維的？（柱對(duì)稱）研究二維比較簡(jiǎn)單！螺旋流=點(diǎn)匯+點(diǎn)渦（旋向相反）+=螺旋流=點(diǎn)源+點(diǎn)渦+=P：理論推導(dǎo)詳見”流體力學(xué)，林建忠，chpter5”在鍋爐用的旋風(fēng)燃燒

4、室，離心噴油嘴和離心除塵器等設(shè)備中，流體沿圓周切向進(jìn)入內(nèi)周，最后從中央不斷流出，這種流動(dòng)這種流動(dòng)可以看為點(diǎn)源和點(diǎn)渦的疊加。.10螺旋流具體定義螺旋流是指同時(shí)存在軸向及切向速度分量，且切向速度的作用不能忽略的流動(dòng)形式。1粘性：粘性帶來(lái)剪應(yīng)力使得流體產(chǎn)生螺旋流造成螺旋流的原因有以下幾種2流場(chǎng)的非正壓性，3質(zhì)量力無(wú)勢(shì)（比如科氏力）螺旋流可分解成軸向流動(dòng)與強(qiáng)制渦流，是渦線與流線重合的一種特殊流動(dòng)。.11螺旋流的應(yīng)用利用螺旋流沖刷作用來(lái)進(jìn)行清潔洗衣機(jī)，洗菜流水線旋流型屋頂自然通風(fēng)器旋流霧化（燃燒中使用）旋流自吸泵旋流除塵器煤粉的旋流燃燒.12螺旋流的應(yīng)用重點(diǎn)例子：煤粉旋流燃燒（應(yīng)用成熟）為何使用旋流燃燒

5、器？燃煤鍋爐排煙中NOx除了形成酸雨,破壞生態(tài)環(huán)境外,還會(huì)形成光化學(xué)煙霧,直接危害人類健康目前仍在試驗(yàn)階段,粉塵濃度較高時(shí),催化劑的再生工藝及循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還存在不少問(wèn)題。目前采用的NOx控制措施改善燃燒技術(shù)煙氣凈化技術(shù)燃料脫氮技術(shù)燃料脫氮很困難,各國(guó)對(duì)此技術(shù)剛剛開始研究。煙氣再循環(huán)技術(shù)。低NOx燃燒器技術(shù)空氣分級(jí)燃燒技術(shù)燃料分級(jí)技術(shù)最實(shí)用應(yīng)用更廣廣泛旋流燃燒器還可以改變火焰外形和穩(wěn)定火焰的重要手段產(chǎn)生速度差，方向差和壓力差，使風(fēng)煤混合更為充分均勻，提高煤粉燃燒速率.13螺旋流的應(yīng)用重點(diǎn)例子：旋流燃燒轉(zhuǎn)移到燃?xì)廨啓C(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)Why?綠色航空要求燃油經(jīng)濟(jì)性與低Nox排放旋流燃燒器，利用螺旋流穩(wěn)定火焰熱聲震蕩熱聲不穩(wěn)定性機(jī)理研究貧然降低溫度，減少Nox排放，提高效率旋流燃燒影響火焰穩(wěn)定性，燃燒效率等，共振時(shí)候甚至?xí)?duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)造成巨大損壞！相關(guān)機(jī)理還在研究模型燃燒試驗(yàn)理論數(shù)值模擬燃燒不穩(wěn)定，背離正常當(dāng)量比，容易吹熄.14燃?xì)廨啓C(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)旋流燃燒模型燃燒試