流體力學(xué)課件第四章黏性流體的運(yùn)動(dòng)和阻力計(jì)算(編輯修改稿)
2025-05-27 04:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 面 積 dA = 2 πrdr上的微小流量 通 過 整個(gè) 過 流斷面的流量 為流量 計(jì) 算圖 421）最大流速與平均流速 由 知 ， r=0時(shí) 有最大流速 u max，且平均流速2）剪 應(yīng) 力分布 規(guī) 律根據(jù)牛 頓 內(nèi)摩擦定律可求剪 應(yīng) 力其他幾個(gè) 問題 由于存在 即 r = 0 時(shí) ， τ = 0 r = R 時(shí) ， τ = τ0，則 由此可得切 應(yīng) 力分布關(guān)系 為圓 管中切 應(yīng) 力分布 根據(jù) 動(dòng) 能修正系數(shù)和 動(dòng) 量修正系數(shù)的定 義 ，由以上分析 結(jié) 果，求出 圓 管 層 流 時(shí) 的 動(dòng) 能修正系數(shù) α和 動(dòng) 量修正系數(shù) β的 值 分 別為 動(dòng) 能修正系數(shù)和 動(dòng) 量修正系數(shù) 流體在 圓 管內(nèi)作 層 流流 動(dòng)時(shí) 的沿程能量 損 失 將 代入上式得 式中 λ = 64 ／ Re， 為圓 管 層 流的沿程能量 損 失系數(shù)。 為 克服沿程阻力而消耗的功率 為 （ qv為 體 積 流量）沿程能量 損 失 層 流起始段 長(zhǎng) 度 —— 見課 本 74頁30* 圓 管中的湍流流 動(dòng)一、脈 動(dòng)現(xiàn) 象與 時(shí) 均 值 這 種在定點(diǎn)上的瞬 時(shí) 運(yùn) 動(dòng) 參數(shù)隨 時(shí)間 而 發(fā) 生波 動(dòng) 的 現(xiàn) 象稱為 脈 動(dòng) 。 時(shí) 均法分析湍流運(yùn) 動(dòng) 如取 時(shí)間間 隔 T，瞬 時(shí) 速度在 T時(shí)間 內(nèi)的平均 值 稱 為時(shí)間 平均速度， 簡(jiǎn) 稱 時(shí) 均速度，即時(shí) 均 壓 強(qiáng)311．湍流的速度 結(jié) 構(gòu) 管中湍流的速度 結(jié) 構(gòu)可以劃分 為 以下三個(gè)區(qū)域：（ 1）粘性底 層 區(qū)（ 層 流底 層 ）：在靠近管壁的薄 層 區(qū)域內(nèi)，流體的粘性力起主要作用，速度分布呈 線 性，速度梯度很大， 這一薄 層 叫粘性底 層 。如 圖 所示。（ 2）湍流核心區(qū)：在管 軸 中心區(qū)域，粘性的影響逐 漸 減弱，流體的脈 動(dòng) 比 較劇 烈，速度分布比 較 均勻，流體 處 于完全的湍流狀 態(tài) ， 這 一區(qū)域稱 為 湍流核心區(qū)（ 3） 過 渡區(qū)： 處 于粘性底 層 與湍流核心區(qū)之 間 的區(qū)域， 這 一區(qū)域范 圍 很小，速度分布與湍流核心區(qū)的速度分布 規(guī) 律相接近。二、湍流的速度 結(jié) 構(gòu)、水力光滑管和水力粗糙管331．湍流切 應(yīng) 力分布 附加切 應(yīng) 力：由湍流脈 動(dòng) 速度而引起的作用力通常稱之 為 附加切 應(yīng) 力。湍流中 總 的切 應(yīng) 力 應(yīng) 由粘性切 應(yīng) 力和附加切 應(yīng) 力兩部分 組 成。即2．?dāng)嗝嫠俣确植迹?詳細(xì) 推 導(dǎo)見課 本 78頁 ） 粘性底 層 區(qū) 即積 分得： 湍流核心區(qū) 因 為 所以整理并 積 分得三、湍流切 應(yīng) 力分布及斷面速度分布34一、尼古拉 茲試驗(yàn) 尼古拉 茲 （ Nikuras） 進(jìn) 行了大量的 實(shí)驗(yàn) ，得出了 λ與雷 諾 數(shù)Re及管壁的相 對(duì) 粗糙度 Δ/d之 間 的關(guān)系曲 線 ：* 管中流 動(dòng) 沿程阻力系數(shù)的確定1． 層 流區(qū)（ I）雷 諾 數(shù)的范 圍為 Rec ≤2320。2． 臨 界區(qū)（ II）雷 諾 數(shù)的范 圍為 2320＜ Re＜ 4000 。3．光滑管湍流區(qū)（ III）雷 諾 數(shù)的范 圍為 通用公式4．光滑管至粗糙管 過 渡區(qū)（ IV）雷 諾 數(shù)的范 圍為5．粗糙管湍流區(qū)（ V）雷 諾 數(shù)的范 圍（柯列布茹克半 經(jīng)驗(yàn) 公式） （阿里特 蘇 里公式）（尼古拉 茲 粗糙管公式）37二、莫迪 圖 （ Moody）? 例 1． 長(zhǎng) 度 l=1000m，內(nèi)徑 d=200mm的 鍍鋅鋼 管，用以 輸送運(yùn) 動(dòng) 粘度 的油液 ， 測(cè)得流量 Q=38L/s。確定沿程 損 失？解：（
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