理想流體模型有哪些重要意義!

流體的粘度及其影響因素比較復雜，給實際冶金網流體的運動規律的研究帶來很大的不 便。因此，為把問題簡化，正像物理學中引入理想氣體，理論力學中引入剛體等概念一 樣，流體力學中也常采用理想流體(或稱無粘性流體)模型，即假設流體在流動時沒有摩擦 損失，認為內摩擦力為零。在處理實際問題時，先按理想流體來考慮，找出規律后再加以修 正，然后應用于實際流體。實際上在某些場合下，粘性并不起主要作用，此時實際流體就可 按理想流體來處理。因此，引入理想流體的概念，對解決工程實際問題具有重要意義。 紊流是工程實際當中常見的一種流動型態，其特點是流體內部充滿了許多可以目測的 大小不等的漩渦，這些漩渦除在主流方向隨流體運動外，還在各個方向產生無規則的運動， 使流場中各質點的運動方向和大小都隨時間而波動，形成脈動現象。雷諾數越大，這種脈動 越強烈。紊流的這種無規則的隨機運動，使得對紊流的研究要比層流復雜得多。雖然從微觀 上看，紊流實際上是不穩定流動，但大量實驗觀測結果表明，當外界條件不變時，在足夠長 的時間內，這種脈動的各運動參數始終在某一平均值上下波動。從實際的角度考慮，人們關 心的并不是紊流的瞬時量，而是這些運動參數的統計平均值。因此，通常用紊流在某一段時 間內的某參數的統計平均值(稱為時均值)來代替相應的脈動參數值，以平均值和脈動值之和 來代替瞬時值，這就是“時均化”的概念。引入時均化的概念后，工程當中實際不穩定的紊流 脈動現象并可簡化為時均意義上的穩定流動來處理，通常測定和使用的紊流運動參數（如流 速、流量、壓力等）都是時均化意義上的穩定值。 實際粘性流體流動中，無論Re 數有多大，在固體壁面上流速總為零。而在離開壁面僅 一小距離處，流體的速度就變到與主流速度U()大體相等。因此壁面附近存在一個垂直于流 速方向的速度梯度很大的薄層區域，稱之為邊界層。流體粘性的影響僅限于邊界層。下面以 流體均勻流過平板為例來說明邊界層的形成與發展。 從量綱分析中還可得知，雷諾數實際上是慣性力與粘性力之比其物理意義很明確，Re 值小，表明粘性力的作用較慣性力大，能夠削弱甚至消除因干擾造成的流體擾動，使流動保 持為層流狀態;Re 值大，表明粘性力作用小，無法抵抗因干擾而產生的流體擾動，而慣性力 則易促使擾動的發展與擴大，使流動呈現紊流狀態。