表面活性剂减阻流体湍流拟序结构尺度特性实验分析

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1、符号说明符号说明符号名称单位τ壁面剪切应力帕w△P压差帕ρ流体密度千克/米3H流道高度米W流道宽度米L取压孔间距米CTAC十六烷基三甲基氯铵盐cmc（criticalmicelle临界胶束浓度concentration）ct（characteristic特征浓度concentration）SIS（ShearInduced剪切诱导结构Structure）t温度℃C浓度UX方向速度米/秒VY方向速度米/秒WZ方向速度米/秒f表面摩擦系数（范宁系数）Ub断面平均速度（Bulkvelocity）米/秒d流道特征尺寸米Re雷诺数uX方向速度脉动米/秒U第i个粒子的速度

2、米/秒ivY方向速度脉动米/秒wZ方向速度脉动米/秒y测量点离开壁面的距离米1附件四上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：王燕萍日期：2007年1月22日3附件五上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部

3、门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部货部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：王燕萍指导教师签名：王德忠日期：2007年1月22日日期：2007年1月22日4第一章绪论第一章绪论1.1引言近些年来，人们对能源的需求与地球有限的能源储量之间的矛盾日趋尖锐。地球上已探明燃料储量非常有限，有的甚至趋向枯竭。而人类社会对能源的需求却在不断增长。与此同时，人类

4、对能源的巨大消耗已经对我们的环境和生活产生了巨大的影响，产生了一系列的环境问题，温室效应、酸雨等环境问题已经严重恶化着人类的生存条件。在我国“十一五”发展目标中，有两个十分重要的量化指标：一是“2010年人均国内生产总值比2000年翻一番”，二是单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20％左右。类似将经济社会发展目标与能源降耗指标并提的表述，在以往历次“五年计划”中从未出现过，这意味着，从2000年起，中国的GDP指标要十年翻一番，而能源消耗指标则是从2006年起，五年降低20％。对于正处在工业化和城市化快速发展期的中国来说，20％的降耗指标并不轻松，目

5、前，能源紧张已成为制约国民经济快速发展的“瓶颈”。搞好能源的有效利用，建设资源节约性和谐社会，促进经济持续、协调发展，具有十分重要的现实意义。众所周知，流体的流动阻力及沿程热损失一直是流体传输过程中能源损耗的主要原因。当粘性流体（水、空气、原油以及其他化学溶液等）沿一固定边界流过时，不论其是属于内流（管流、明流）还是外流（机翼、船舶或其他在粘性流场中运动的物体），或其他运动形式与边界形式更为复杂的运动，都存在流体对边界的剪切力，而剪切力作功的结果便要消耗流体中一部分能量，并最终以热量的形式向周围散发。为了抵挡这部分散失的能量，以维持流体的运动（对外流来说，维

6、持物体的运动），就需要外加能源。1第一章绪论阻力由不同的阻力单元（分量）组成。对不同的流动图形来说，其阻力单元液不同。例如，对机翼或其他钝体绕流的外流来说，将阻力划分为表面阻力和形状阻力，这二者组成外流的总阻力。对在水面航行的船舶来说，则阻力划分为空气阻力、兴波阻力和水的粘性阻力。对水力机械如轴流泵的能量散失来说，其能量耗散分配更为复杂。尽管阻力的组成各不相同，也十分复杂，但是阻力损失的根源还是在于流体的能量耗散。一般说，粘性流体能量耗散大都通过以下三种渠道：一是边界粘性阻力损失（通过层流边界层或层流附面层的直接的能量发耗散）；二是质团撞击损失，；三是由于流

7、线弯曲或由于T-S波的发展形成旋涡，通过粘性直接耗散（粘性旋涡），或经过其分解、传递后再通过粘性作用而耗散。现代生活水平的提高以及生活节奏的加快使得人类追求更快速，更舒适的交通工具，但是为了克服阻力，人类必须付出巨大的能源代价。飞机，轮船，汽车等交通工具所消耗的燃油逾半数用于此途。已有的石化，电力，管道输运，城市供水，社区供暖系统都离不开流体输运，而泵，风机等流体机械主要用于克服流体输运过程中的摩擦阻力，这些设备的驱动功直接反映流体阻力造成的巨大能源耗损。近几年集中供热及中央空调系统在我国得到大力发展。截至2002年，中国城市集中供热面积达15.6亿平方米，

8、占房屋总面积的40%左右；城市高层建筑发展迅速，仅上