1/31物理意義：衡量流體粘性大小的一個物理量單位：獲取方法：屬物性之一，由實驗測定、查有關(guān)手冊或資料、用經(jīng)驗公式計算。影響因素：粘度：第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第1頁/共30頁第一頁，共31頁。2/31非牛頓型流體第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第2頁/共30頁第二頁，共31頁。3/31雷諾數(shù)雷諾實驗層流或滯流laminarflow湍流或紊流turbulentflow兩種流動型態(tài)二、流體流動類型與雷諾準數(shù)第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第3頁/共30頁第三頁，共31頁。4/31直管內(nèi)流動時，Re2000層流

Re=20004000過渡區(qū)

Re>4000湍流第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第4頁/共30頁第四頁，共31頁。5/31三、流體在圓管內(nèi)的速度分布1。流體在圓管內(nèi)層流時的速度分布穩(wěn)定流動時速度分布的形狀

(a)層流p1p2lR（1）速度分布方程：如右圖，當力平衡時有p1A=p2A

+A側(cè)

p1r2

=p2r2

+2rl第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第5頁/共30頁第五頁，共31頁。6/31代入邊界條件：r=R時，v=0r=0時，v=vmax若管子傾斜放置：其中：第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第6頁/共30頁第六頁，共31頁。7/31（2）流量V、平均速度u和動能Rrr+drdV=

vdA=2rvdr第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第7頁/共30頁第七頁，共31頁。8/31Rrr+dr單位時間流過環(huán)隙的質(zhì)量：dV=vdA=2vrdr

單位時間流過環(huán)隙的動能：

dE動=dVv2/2=v3rdr

單位時間流過整個截面的動能：

E動=

單位時間單位質(zhì)量流體的動能：第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第8頁/共30頁第八頁，共31頁。9/312。流體在圓管內(nèi)的湍流時速度分布(1)穩(wěn)定流動時湍流分布的形狀其形狀與Re的大小有關(guān)Re湍流程度加劇頂部越平坦(2)湍流速度分布方程一般在Re≤105時,v=vmax[1-r/R]1/7通用形式:v=vmax[1-r/R]1/nn在610間變化,

Ren(3)湍流時流量V、平均速度u和動能

流量若用v=vmax[1-r/R]1/7表示，則有平均流速動能第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第9頁/共30頁第九頁，共31頁。10/313。關(guān)于動能的討論前面所推導(dǎo)的能量衡算式：事實上，對層流應(yīng)為u2，對湍流應(yīng)為0.53u2.但由于動能項在各項能量的總和中所占的比例往往很小，因此，機械能衡算式中的動能項仍取為u2/2，所引起的誤差一般可忽略不計。4。邊界層簡介1904年，普蘭特（近代流體力學(xué)的奠基人）憑他豐富的經(jīng)驗和物理直覺，提出了著名的邊界層理論。他在海德貝爾格的數(shù)學(xué)年會上宣讀了“具有很小摩擦的流體運動”，證明了繞固體的流動可以分為兩個區(qū)域，一是物體附近很薄的一層(邊界層)，其中摩擦起著主要的作用；二是該層以外的其余區(qū)域，這里摩擦可以忽略不計。第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第10頁/共30頁第十頁，共31頁。11/31（1）邊界層概念普蘭特邊界層理論的主要內(nèi)容：(1)緊貼壁面非常薄的一層，該薄層內(nèi)速度梯度很大，這一薄層稱邊界層第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第11頁/共30頁第十一頁，共31頁。12/31（2）邊界層的形成和發(fā)展

第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第12頁/共30頁第十二頁，共31頁。13/31第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第13頁/共30頁第十三頁，共31頁。14/31（3）邊界層分離第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第14頁/共30頁第十四頁，共31頁。15/31第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第15頁/共30頁第十五頁，共31頁。16/31流線型

邊界層分離的必要條件是：逆壓、流體具有粘性這兩個因素缺一不可。ADS第四節(jié)管內(nèi)流體流動現(xiàn)象第16頁/共30頁第十六頁，共31頁。17/311.5

流體流動阻力內(nèi)容：流體流動產(chǎn)生能量損失的計算方法一、阻力損失的計算通式

hf的計算目前主要靠經(jīng)驗式

hf分為兩類：機械能衡算方程第五節(jié)流體流動阻力第17頁/共30頁第十七頁，共31頁。18/31dlhwfrt4=由受力的平衡得：由機械能衡算得：引入阻力系數(shù)：第五節(jié)流體流動阻力第18頁/共30頁第十八頁，共31頁。19/31長徑比，無因次動能摩擦因數(shù)------直管摩擦損失計算通式（范寧公式）第五節(jié)流體流動阻力第19頁/共30頁第十九頁，共31頁。20/31圓管內(nèi)層流時，由牛頓粘性定律可知：二、流體流動摩擦阻力的計算第五節(jié)流體流動阻力第20頁/共30頁第二十頁，共31頁。21/31（1）層流時的（2）湍流時的主要依靠實驗研究，（3）的圖解求法以Re、/d為自變量，以為因變量作圖，可把整個區(qū)域分為四個區(qū)：層流區(qū)、過渡區(qū)、湍流區(qū)和完全湍流區(qū)（阻力平方區(qū)）第五節(jié)流體流動阻力第21頁/共30頁第二十一頁，共31頁。22/31第五節(jié)流體流動阻力第22頁/共30頁第二十二頁，共31頁。23/31使用時注意經(jīng)驗式的適用范圍幾個光滑管內(nèi)湍流經(jīng)驗公式：第五節(jié)流體流動阻力第23頁/共30頁第二十三頁，共31頁。24/31幾個粗糙管內(nèi)湍流經(jīng)驗公式：第五節(jié)流體流動阻力第24頁/共30頁第二十四頁，共31頁。25/31仍可按圓管的公式計算或用莫狄圖查取，但需引入當量直徑。

用其本身特定公式計算三、非圓形管內(nèi)的流動阻力第五節(jié)流體流動阻力第25頁/共30頁第二十五頁，共31頁。26/31

由于流動突然發(fā)生變化而產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致形體阻力。小管的四、局部阻力第五節(jié)流體流動阻力第26頁/共30頁第二十六頁，共31頁。27/31突然擴大和突然縮小第五節(jié)流體流動阻力第27頁/共30頁第二十七頁，共31頁。28/31總結(jié)：管路系統(tǒng)的總阻力損失為管出口彎管閥門管入口2-2面取在出口內(nèi)側(cè)時，hf中應(yīng)不包括出口阻力損失，但2-2面取在出口外側(cè)時，hf中應(yīng)包括出口阻力損失，其大小為，但2-2面的動能為零。22u222u2第五節(jié)流體流動阻力第28頁/共30頁第二十八頁，共31頁。29/31減小阻力的措施：改善固壁對流動的影響：減小管壁粗糙度，防止或推遲流體與壁面的分離加極少量的添加劑，影響流體運動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第五節(jié)流體流動阻力第29頁/共30頁第二十九頁，共31頁。30/31感謝您的觀看！第30頁/共30頁第三十頁，共31頁。內(nèi)容總結(jié)1/31。由實驗測定、查有關(guān)手冊或資料、用經(jīng)驗公式計