1、 1.3 管內(nèi)流體流動現(xiàn)象牛頓黏性定律與黏度流體流動類型與雷諾數(shù)流體在圓管內(nèi)的速度分布主要內(nèi)容： 討論產(chǎn)生機械能損失的原因及管內(nèi)速度分布等，為機械能損失計算提供必要的基礎(chǔ)。(1) 牛頓黏性定律 黏性：流體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)。流體不管在靜止還是在流動狀態(tài)下，都具有黏性，但只有在流體流動時才能顯示出來。 流體的內(nèi)摩擦力：運動著的流體內(nèi)部相鄰兩流體層間由于分子運動而產(chǎn)生的相互作用力。它是流體黏性的表現(xiàn)，又稱為黏滯力或黏性摩擦力。流體流動時的內(nèi)摩擦是流動阻力產(chǎn)生的原因。 1.3.1 牛頓黏性定律與黏度流體在圓管內(nèi)的分層流動示意圖平板間流體速度變化1.3.1 牛頓黏性定律與黏度(1) 牛頓黏性定律

2、或牛頓黏性定律式中 稱為黏滯系數(shù)或動力黏度，簡稱為黏度。其值隨流體不同而異，是流體的一種物理性質(zhì)。(2)黏度 動力黏度（簡稱黏度） 定義式： 物理意義： 促使流體流動時產(chǎn)生單位速度梯度的剪應力。 黏度的單位： 國際單位制：Pas 物理單位制：g/(cms)，稱為P（泊） 1cP=0.01P=0.001Pas1.3.1 牛頓黏性定律與黏度黏度數(shù)據(jù)的獲得：實測；查表；估算影響?zhàn)ざ鹊囊蛩兀?黏度為物性常數(shù)之一，隨物質(zhì)種類和狀態(tài)而變。 同一溫度下，液態(tài)黏度比氣態(tài)黏度大得多。 液體黏度隨溫度升高而減小，氣體的黏度隨溫度升高而增大。 工程中一般忽略壓強對黏度的影響。(2)黏度 動力黏度（簡稱黏度） 1.3

3、.1 牛頓黏性定律與黏度 運動黏度定義式：(2)黏度單位：國際單位制中其單位為m2/s； 物理單位制中為cm2/s，稱為斯托克斯，簡稱 沲，以St表示。 1St=100cSt=10-4m2/s1.3.1 牛頓黏性定律與黏度 根據(jù)流變特性，流體分為牛頓型與非牛頓型。 服從牛頓黏性定律的流體稱為牛頓型流體，如氣體和大多數(shù)液體。 凡不遵循牛頓黏性定律的流體，稱為非牛頓型流體，如泥漿、某些高分子溶液、懸浮液等。(3)非牛頓型流體1.3.1 牛頓黏性定律與黏度(1) 雷諾實驗1.3.2 流體流動類型與雷諾數(shù)雷諾實驗裝置目的研究流體流動時內(nèi)部質(zhì)點的運動情況及其影響因素?，F(xiàn)象實驗條件不同，表現(xiàn)出不同的實驗現(xiàn)

4、象。(2) 流動類型實驗表明： 隨流體質(zhì)點運動速度的變化顯示出兩種基本流動類型，即層流和湍流。 影響流體質(zhì)點運動情況的因素有流體的性質(zhì)（主要為、），設(shè)備情況（主要為d）及操作參數(shù)（主要為流速u）。1.3.2 流體流動類型與雷諾數(shù)(3) 雷諾數(shù)對于流體在直管內(nèi)的流動（流型判據(jù))： 當Re2000時屬于層流； 當Re4000時（生產(chǎn)條件下Re3000）屬湍流； 當Re=20004000之間時，屬不穩(wěn)定的過渡區(qū)。 Re準數(shù)是一個無因次數(shù)群。1.3.2 流體流動類型與雷諾數(shù)例1-8 20的水在219mm6mm的直管內(nèi)流動。試求(1) 管中水的流量由小變大，當達到多少m3/s時能保證開始轉(zhuǎn)為湍流？(2)

5、 若管內(nèi)改為運動黏度為0.14cm2/s的某種液體，為保持層流流動，管中最大平均流速應為多少？ 20的水密度為998.2kg/m3，黏度為10-3Pas。解得 解：(1)當開始轉(zhuǎn)為湍流時，Re=4000 即 例1-8 20的水在219mm6mm的直管內(nèi)流動。試求(1) 管中水的流量由小變大，當達到多少m3/s時能保證開始轉(zhuǎn)為湍流？(2) 若管內(nèi)改為運動黏度為0.14cm2/s的某種液體，為保持層流流動，管中最大平均流速應為多少？ 20的水密度為998.2kg/m3，黏度為10-3Pas。解得 解： (2)保持層流流動時，Re2000即所以管中最大平均流速應為0.1353m/s。(1) 流體在圓管中層流時的速度分布哈根泊謖葉方程式速度分布方程式推導：1.3.3 流體在圓管內(nèi)的速度分布當Re105時，可用下式表示流體在光滑管內(nèi)湍流流動