【正文】 Re數(shù)愈大，近壁區(qū)以外的速度分布愈均勻。型 現(xiàn) 方 程圓管內(nèi)流體運動的數(shù)學(xué)描述 Re≤2023 Re≥u＝ 壁面處 uw=0,管中心 u=umax可解析 不可解析 湍流的基本特征是出現(xiàn)速度脈動。解決流體在管截面上的速度分布及柏努利方程式中流動阻力 Σhf的計算問題。(1)流體在管路中的流動阻力的計算問題。對于層流，通過過程本征方程（牛頓粘性定律）可用解析方法求解管截面上的速度分布及流動阻力；而對于湍流，需借助因次分析方法來規(guī)劃試驗，采用實驗研究方法。兩種阻力損失兩種阻力損失一、直管阻力和局部阻力三、 層流 時直管阻力損失 ① 確定與研究對象相關(guān)的物理量；⑤ ⑥ 列出特征數(shù)群方程。因次分析的基礎(chǔ) ： 因次一致性 （物理方程兩邊數(shù)值相等，因次相等）例如：層流時的阻力損失 可變?yōu)椋阂虼畏治龌驹恚?π定理 要求 ： ① 個數(shù) =基本因次數(shù)③ 因次相互獨立ρ對于涉及多變量的復(fù)雜工程問題，若采用因次分析方法和其他手段使多變量，變換成為由若干個無因次數(shù)群；通過組合成特征數(shù)，減少變量數(shù)，以致大幅度地減少實驗工作量；通過組合特征數(shù)使之具有普遍的適用性。② 缺點是 因次分析方法并不能代替開始的變量數(shù)目的分析。因次分析方法也不能代替實驗，如本例的曲線的具體形狀，只能依靠實驗來確定?；蛄黧w作湍流流動時，摩擦系數(shù)怎么求呢？前人通過大量的實驗，得到了各種各樣的的關(guān)聯(lián)式 摩擦因數(shù)圖 前面學(xué)過的摩擦因數(shù)，除了層流時比較簡單外，其余各公式都比較復(fù)雜，用起來比較不方便。和 對 　化工上常用管道的當(dāng)量絕對粗糙度如表 11所示。此式誤差比較大。在求阻力損失中的 要進行修正。其計算方法有 局部阻力系數(shù)法和當(dāng)量長度法。圖 1各種管件閥門的 （共線圖的用法）。下面來學(xué)習(xí)一下。1/222m100mm=注 ：當(dāng)我們進行設(shè)計計算時，實際應(yīng)用時，長距離輸送是以直管阻力損失為主；車間管路常以局部阻力為主。局部阻力的損失阻力損失的計算例 13?回彎頭一個， 一個球心閥（全開）。局部阻力的損失查圖下一頁可壓縮流體的管路計算（略）返回三是循環(huán)管路。在簡單管路計算中，實際是 連續(xù)性方程，機械能衡算式和阻力損失計算式的具體運用 。管路計算連續(xù)性方程： 或 機械能衡算式 : 摩擦系數(shù)計算式 (或圖 )： 靜力學(xué)方程： 阻力損失方程： 計 (2)設(shè)計型問題：將給定輸入任務(wù)和要求，尋求完成給定輸送任務(wù)和要求的輸送管程系統(tǒng)的間接設(shè)計類型管路計算三、管路的計算簡單管路的計算管路計算的二種典型命題比 較項 目 設(shè)計 型 操作型目的 已知參數(shù)選擇 參數(shù)待求參數(shù)特點給 定管路給 定 輸 送任 務(wù)參數(shù)選擇或優(yōu)化 試差求解設(shè)計合理管路核算輸送能力或某項技術(shù)指標(biāo)輸送過程中允許摩擦阻力為 40J/由于 已知，也無法求 可用下式計算本 題設(shè) 初 值 =,在式 (1)、 (2)和 (3)之間進行試差。結(jié)果如下表所示 (2)必須保證畢托管口截面嚴(yán)格垂直于流動方向(3)畢托管直徑應(yīng)小于管徑的 1/50。返回謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH。流速和流量的測定小區(qū)供水演示 返回本章思考題某一液體壓差計中有一節(jié)空氣柱，是否可使用連續(xù)性方程和靜力學(xué)方程。流速和流量的測定畢托管測速管只能測出液體在管道截面上某點處的局部流速。是湍流 本題輸送水，題目沒有給出水壓值，故認(rèn)為水壓不會太高，根據(jù)教材提供的有縫鋼管，選用 (2)(3)直至 m3，粘度為 假設(shè)是湍流。管路計算、 、 根據(jù)題給條件，有 無法計算 管路計算③ 設(shè)計型特點：選擇或優(yōu)化（見圖）費用u設(shè)備費總費用操作費u最佳例 ： 鋼管總長為 100m， 20℃ 的水在其中的流率為 27m3/管路計算二、復(fù)雜管并聯(lián)管流量的特點：能量的特點：分支管流量的特點：(1)操作型問題：已知輸入和管徑系統(tǒng)，求解或測試管路系統(tǒng)的輸送能力。算內(nèi) 下面分別介紹。一是管徑不變的單一管路；簡單管路是指有分支或匯合的單一管路。阻力對管內(nèi)流動的影響（略）重點為不同結(jié)構(gòu)管路的特點，如簡單管路能量損失具有加和性；并聯(lián)管路中各支管中的壓強降（或能量損失）相等；分支管路中單位質(zhì)量流體流動終了時的總機械能和沿程能量損失之和相等，并且在數(shù)值上等于在分叉點每 kg流體具有的總機械能。掌握不同結(jié)構(gòu)管路（簡單管路，并聯(lián)管路及分支管路）的特點，設(shè)計型和操作型管路計算方法和步驟，以達到合理確定流量、管徑和能量之間的關(guān)系。局部阻力的損失把以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程可得：返回局部阻力的損失解：在 11和 22截面列柏努利方程：已知： p1=0(表壓 )， u1=0,he=0,z1z2=z,p2=如圖所示，將敞口高位槽中密度 861kg/m粘度 ?103Pa?s的溶液送入某一設(shè)備 B中。 的閘閥全開 le=局部阻力損失計算 100mm值可查有關(guān)資料。局部阻力的損失討論：由小截面突然變成很大截面，圖右 1所示，其 21由大截面突然變成很小截面，圖右 2所示，其選擇外側(cè)面，右圖所示，其選擇內(nèi)側(cè)面，右圖所示，其這種方法是模仿直管阻力的計算公式，而將直管阻力系數(shù)必為局部阻力系數(shù)即可：局部阻力的損失 即可求。如套管換熱器環(huán)隙，列管換熱器管間，長方形的通分管等 ：是指壁面凸出平均高度相對粗糙度 對 則 則 影響層流：粗糙度 如圖 132所示，此圖稱為 莫狄摩擦因數(shù)圖 。因此，我們可以將其寫成以下統(tǒng)一的表達式： 二、摩擦系數(shù)層流當(dāng)時 ⑵ 變量無因次化函數(shù)無因次化實驗整理返回 因次分析方法的優(yōu)缺點② 包含基本因次（ M、 L、 T）任何物理方程必可能轉(zhuǎn)化為無因次形式，即以無因次數(shù)群的關(guān)系式代替原物理方程， 無因次數(shù)群的個數(shù) 等于原方程的變量數(shù)減去基本因次數(shù)，即： N=nm因次分析變量無因次化⑴ 選擇基本變量③ 將函數(shù)式表示成相關(guān)物理量的因次式；一個完整物理量＝數(shù)值 單位，如，因次分析法將物理量因次（單位）抽出分析（不考慮數(shù)值部分），將影響過程的物理量組合成幾個無因次的數(shù)群（準(zhǔn)數(shù)），數(shù)群的數(shù)目將少于自變量的數(shù)目，試驗工作量減少，但數(shù)群前的系數(shù)及各數(shù)群的指數(shù)因次分析法無法確定。兩種阻力損失有何工程意義？ 如右圖，在截面 11和 22列柏努利方程可得：局部阻力 hf/:管件（彎頭、三通、閥門等）對流體流動具有的一定阻力 ，主要是由于流體流經(jīng)管路中的管件及截面的 突然擴大或縮小 等局部地方所引起的阻力。直管阻力損失的計算式確定邊界條件、全管內(nèi)積分列力平衡方程、特征方程過程特征方程 — 流體本構(gòu)方程 (牛頓粘性定律)方法論 ：取微分控制體數(shù)學(xué)分析法、數(shù)學(xué)模型法、實驗研究法例：圓管內(nèi)層流流動的數(shù)學(xué)描述 —— 數(shù)學(xué)分析法兩類方程 ：衡算方程 — 力平衡方程(3)建立 “當(dāng)量 ”的概念（包括當(dāng)量直徑和當(dāng)量長度）。本節(jié)重點 邊界層脫體及影響：流體通道擴大 ?逆壓強梯度 ?邊界層分離 ?大量漩渦 ?機械能損失增大層流速度分布呈拋物線，湍流截面速度分布較層均勻， 返回： Re≤2023必為層流， 脈動是湍流的基本特點拋物線方程象 湍（紊）流判 圓管內(nèi)流體運動的數(shù)學(xué)描述問題：層流與湍流的不同點？流 而在壁面附近很薄的層流內(nèi)層中，剪應(yīng)力相當(dāng)大且以分子粘度的作用為主；但的數(shù)值又遠(yuǎn)較湍流核心處的為小，故此薄層中的速度梯度必定很大。不是物性，其值與 Re及流體質(zhì)點位置有關(guān)，故湍流時速度分布不能像層流一樣通過流體柱受力分析從理論上導(dǎo)出，只能將試驗結(jié)果用經(jīng)驗式表示：n與 Re有關(guān)，在不同 Re范圍內(nèi)取不同的值： 因此，當(dāng)流體在圓管內(nèi)作層流流動時，以平均速度計算平均動能， 動能校正系統(tǒng)值為 2。層流時圓管截面上的速度是拋物線分布 圓管內(nèi)流體運動的數(shù)學(xué)描述為正，加負(fù)號。圓 柱體的重力： 因流體在均勻直管內(nèi)作等速運動，各外力之和必為零，即： 返回邊界層及邊界層脫體三、邊界層的分離現(xiàn)象② 流體流動阻力主要集中在 邊界層內(nèi) ，尤其在 層流內(nèi)層 中，而且邊界層還集中了傳熱和傳質(zhì)的阻力。邊界層的形成⑴ 流體在平板上流動時的邊界層 注意：層流邊界層和層流內(nèi)層的區(qū)別層流邊界層湍流邊界層層流內(nèi)層邊界層界限u0u0u0xy層流邊界層：邊界層內(nèi)的流動類型為 層流湍流邊界層：邊界層內(nèi)的流動類型為 湍流層流內(nèi)層：邊界層 內(nèi)近壁面處一薄層 ，無論邊界層內(nèi)的流型為層流或湍流，其流動類型均為 層流一、邊界層 (Boundary如果在流速均勻的流體中放置一個固體（平板、球體或圓柱體），流體將發(fā)生怎樣的運動？返回湍流時流