流动分离

更新时间:2022-03-01 13:39

流动分离理论 separation by flow 是凝胶色谱分离机理的一种理论模型。它把凝胶填料内的孔隙设想成由许多平行的毛细管组成。毛细管的排除效应使体积大的分子不能进入管内,而在管外,流动相流速大于管内。在能进入管内的溶质分子中,较大的溶质分子被流速场集中到管子中心而加快移动,较小的溶质分子因处于管内壁附近而降低了移动速度。其结果是溶质按分子体积大小分离。

基本介绍

流动分离在发动机喷管设计中扮演着重要的角色,对于给定的环境压强,“无流动分离”的条件限制了喷管的面积比,进而限制了喷管的真空特性。

在物体表面处减速了的摩擦层可能形成自由间断面或漩涡。如果外流因流动方向上的压强降落(称为顺压力梯度)而加速,则在摩擦层中的流体质点也会在流动方向上加速,因而在整个边界层中流动都沿物体表面保持其方向。另一方面,假如压强降落是发生在流动相反方向上(称为逆压梯度),则外流被减速,摩擦层中运动较缓慢的流体质点将更进一步减速,如果这一减速足够大,流动就会从壁面分离而出现回流区。

分离点是指壁面上垂直于壁面、速度梯度为零的点,该点壁面剪应力变为零。

流动分离现象举例

图1,最经典的一个流动分离例子是圆柱绕流

图2,流翼型流动产生的流动分离。

流动分离的影响

分离区内压力近似等于分离点处的压力,因而对于飞机的机翼,如果只有上表面发生流动分离,则其上表面总压力将会降低从而升力会增加,在来流方向上机翼的前后压差增大从而压差阻力增大。但随着攻角增大,分离点会逐渐前移,升阻比逐渐增大,在达到最大的时候,分离点处的压力恢复到较高的值,这时机翼上表面处于大范围流动分离状态;再增大攻角,机翼的升力实际上会立刻降低,阻力会进一步增大(主要还是压差阻力),升阻比下降,这时会出现所谓“失速”现象。

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