【正文】 （ 2） 紊 流 特 征 紊流運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性 紊流運(yùn)動(dòng)的模化 紊流流動(dòng)的近壁特征 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性 t t t u v p 0 0 0 雷諾實(shí)驗(yàn)表明： 紊流運(yùn)動(dòng)的基本特征是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中流體質(zhì)點(diǎn)不斷地相互摻混，產(chǎn)生渦體。 u Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流的近壁特征 流動(dòng)的邊界狀況對(duì)整個(gè)流動(dòng)是一個(gè)主要影響因素 。 實(shí)驗(yàn)按流態(tài)和紊流管壁粗糙度分區(qū)得出不同區(qū)的沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系。謝才公式中單位需要用 m、 s、 t 制 計(jì)算明渠流動(dòng)，不需要判別流態(tài)和流區(qū)，用曼寧公式或巴氏公式計(jì)算系數(shù) C（ 由兩公式的應(yīng)用范圍選用） ，由謝才公式計(jì)算能量損失、斷面流速、和由流量公式計(jì)算流量等。 ?n mR ?對(duì)于 、 的流動(dòng)區(qū)域，曼寧公式適用性較好。 上一講推出了 均勻流基本方程 Rlgh f ?? 0?（ 54） RJ?? ?0又將量綱分析結(jié)果 引入，推出了均勻總流沿程水頭（能量）損失與阻力系數(shù)的關(guān)系： 20 8 V??? ?gVRlhf 242??達(dá)西公式 （ 58） Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動(dòng)分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 達(dá)西公式 適用于層流，也適用于紊流，但層流與紊流的沿程阻力系數(shù) 是不一樣的，與雷諾數(shù)及壁面粗糙度有關(guān) ?)( R e, skf??對(duì)于 層流 Re64?? （ 519） 表明沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān) 對(duì)于 紊流 ， 的表達(dá)式要復(fù)雜得多。 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流運(yùn)動(dòng)的模化 設(shè) f—— 某流動(dòng)要素的瞬時(shí)分量 —— 脈動(dòng)分量； f?—— 時(shí)均分量； f則實(shí)際紊流瞬時(shí)分量為時(shí)均量與脈動(dòng)量的疊加： （ 520） fff ???由（ 520），計(jì)算脈動(dòng)分量在時(shí)段 T的時(shí)間平均： 0111 000 ?????? ??? ffdtfTf dtTdtfT TTT （ 521） Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） 1 紊流特征 —— 紊流運(yùn)動(dòng)的模化 采用時(shí)間平均值進(jìn)行?；?，在時(shí)間平均的意義上，恒定流動(dòng)是指流動(dòng)要素的時(shí)均量是恒定的。 盡管實(shí)驗(yàn)控制流量不隨時(shí)間改變（恒定流），但是相互摻混使得流區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的流速、壓強(qiáng)等運(yùn)動(dòng)要素在空間、時(shí)間上均具有隨機(jī)性質(zhì)的脈動(dòng)，如圖為某一固定點(diǎn)的流動(dòng)要素瞬時(shí)值示意圖。 受邊壁的約束，流體質(zhì)點(diǎn)在邊壁上流速為零，近壁區(qū)域的薄層內(nèi)流速梯度較大，粘性切應(yīng)力起主要作用，該層稱為 粘性底層 ，該層內(nèi)流態(tài)為層流，因此又稱為 層流底層 。 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動(dòng)分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 1 3 4 5 6lgRe層流區(qū)流態(tài)過(guò)渡區(qū)紊流光滑區(qū)紊流粗糙區(qū)紊流過(guò)渡區(qū))100lg( ?尼古拉茲實(shí)驗(yàn)結(jié)果簡(jiǎn)圖 Ch. 5 層流、紊流及其能量損失 （ 2） —— 流動(dòng)分區(qū)與沿程阻力系數(shù) 2 紊流的沿程損失 尼古拉茲的流動(dòng)分區(qū)與阻力系數(shù) 表達(dá)式 ?首先流動(dòng)有流態(tài)分區(qū)，分為層流、過(guò)渡流態(tài)與紊