流體力學(xué)課件第四章黏性流體的運(yùn)動和阻力計(jì)算(已修改)
2025-05-12 04:12 本頁面
【正文】 流體力學(xué)與流體機(jī)械浙江工 業(yè) 大學(xué)*2第四章 黏性流體運(yùn) 動 及其阻力 計(jì) 算167。 粘性流體的兩種流 動 狀 態(tài) 167。 能量 損 失的兩種形式167。 圓 管中的 層 流流 動167。 圓 管中的湍流流 動167。 管中流 動 沿程阻力系數(shù)的確定167。 局部阻力系數(shù)的確定167。 管路 計(jì) 算3概述? 流體在管路中的流動是工程實(shí)際當(dāng)中最常見的一種流動情況。? 由于實(shí)際流體都是有粘性的，所以流體在管路中流動必然要產(chǎn)生能量損失。? 本章將主要討論不可壓縮流體在管路中的流動規(guī)律，其中包括流動狀態(tài)分析，能量損失計(jì)算方法等，進(jìn)而解決工程中常見的管路系統(tǒng)計(jì)算問題。 4 粘性流體的兩種流 動 狀 態(tài) 粘性流體兩種流 動 狀 態(tài) ： 湍流狀 態(tài) 層 流狀 態(tài)Reynold(雷 諾 ) 1883一、雷 諾實(shí)驗(yàn)過 渡狀 態(tài)湍流狀 態(tài)層 流狀 態(tài)567a.b.c.d.層 流 =過 渡狀 態(tài)紊流 =過 渡狀 態(tài)紊流層 流—— 上 臨 界速度—— 下 臨 界速度層 流 湍流的 臨 界速度 —— 上 臨 界流速湍流 層 流的 臨 界速度 —— 下 臨 界流速9① 當(dāng)流速大于上 臨 界流速 時(shí)為 紊流；② 當(dāng)流速小于下 臨 界流速 時(shí)為層 流；③ 當(dāng)流速介于上、下 臨 界流速之 間時(shí) ，可能是 層 流也可能是紊流， 這 與 實(shí)驗(yàn) 的起始狀 態(tài) 、有無 擾動 等因素有關(guān)，不 過實(shí) 踐 證 明，是紊流的可能性更多些。雷 諾實(shí)驗(yàn) 表明：l 在相同的玻璃管徑下用不同的液體 進(jìn) 行 實(shí)驗(yàn) ，所 測得的 臨 界流速也不同，黏性大的液體 臨 界流速也大；l 若用相同的液體在不同玻璃管徑下 進(jìn) 行 試驗(yàn) ，所 測得的 臨 界流速也不同，管徑大的 臨 界流速反而小。二、雷 諾 數(shù)或上式可寫成等式 臨 界雷 諾 數(shù)，是一個(gè)無量 綱 數(shù)。l 下 臨 界雷 諾 數(shù)l 上 臨 界雷 諾 數(shù)雷 諾 數(shù)是判 別 流體流 動 狀 態(tài) 的準(zhǔn) 則 數(shù)l 當(dāng) 時(shí) ，流 動 狀態(tài) 可能是 層 流，也可能是紊流， 處 于極不 穩(wěn) 定的狀 態(tài) ，任意微小 擾動 都能破壞 穩(wěn) 定， 變?yōu)?紊流。l 當(dāng)流體流 動 的雷 諾 數(shù) 時(shí) ，流 動 狀 態(tài)為層 流；l 當(dāng) 時(shí) ， 則為 紊流；它易受外界干 擾 ，數(shù) 值 不 穩(wěn) 定。是流 態(tài) 的判 別標(biāo) 準(zhǔn)只取決于水流的 過 水?dāng)嗝嫘螤? 二、雷 諾 數(shù) 雷 諾 數(shù)是判 別 流體流 動 狀 態(tài) 的準(zhǔn) 則 數(shù)上 臨 界雷 諾 數(shù)在工程上一般沒有 實(shí) 用意 義 ，故通常都采用下 臨 界雷 諾 數(shù)作 為 判 別 流 動 狀 態(tài) 是 層 流或紊流的準(zhǔn) 則數(shù)。 ≤2022 2000層 流 湍流流體在任意形狀截面的管道中流 動時(shí) ，雷 諾 數(shù)的形式為 當(dāng)量直徑要 計(jì) 算各種流體通道的沿程 損 失，必 須 先判 別 流體的流 動 狀 態(tài) 。水力半徑 R=A/χA： 過 流斷面的面 積 χ： 過 流斷面與固體 邊 界相接觸的周界 長 ， 簡 稱濕周對 于 圓 形管道： R=A/χ=πr2/2 πr=d/4對 于非 圓 截面管道：當(dāng)量直徑 de=4R=4A/χ12二、雷 諾 數(shù)l 物理意義慣 性力黏性力 由此可知雷 諾 數(shù)是 慣 性力與黏性力的比 值 。雷 諾 數(shù)的大小表示了流體在流 動過 程中 慣 性力和黏性力哪個(gè)起主 導(dǎo) 作用。l 雷 諾 數(shù)小，表示黏性力起主 導(dǎo) 作用，流體 質(zhì) 點(diǎn)受黏性的 約束， 處 于 層 流狀 態(tài) ；l 雷 諾 數(shù)大表示 慣 性力起主 導(dǎo) 作用，黏性不足以 約 束流體質(zhì) 點(diǎn)的紊亂運(yùn) 動 ，流 動 便 處 于紊流狀 態(tài) 。13三、沿程 損 失和平均流速的關(guān)系 列截面 11和 22的伯努利方程測壓 管中的水柱高差即 為 有效截面 11和 22間 的 壓頭損 失。14三、沿程 損 失和平均流速的關(guān)系 測 得的平均流速和相 應(yīng) 的 壓頭損 失u對 于管壁
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