流體力學課件第四章黏性流體的運動和阻力計算(編輯修改稿)
2025-05-27 04:12 本頁面
【文章內容簡介】 面 積 dA = 2 πrdr上的微小流量 通 過 整個 過 流斷面的流量 為流量 計 算圖 421）最大流速與平均流速 由 知 ， r=0時 有最大流速 u max，且平均流速2）剪 應 力分布 規(guī) 律根據牛 頓 內摩擦定律可求剪 應 力其他幾個 問題 由于存在 即 r = 0 時 ， τ = 0 r = R 時 ， τ = τ0，則 由此可得切 應 力分布關系 為圓 管中切 應 力分布 根據 動 能修正系數和 動 量修正系數的定 義 ，由以上分析 結 果，求出 圓 管 層 流 時 的 動 能修正系數 α和 動 量修正系數 β的 值 分 別為 動 能修正系數和 動 量修正系數 流體在 圓 管內作 層 流流 動時 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。 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 度 —— 見課 本 74頁30* 圓 管中的湍流流 動一、脈 動現 象與 時 均 值 這 種在定點上的瞬 時 運 動 參數隨 時間 而 發(fā) 生波 動 的 現 象稱為 脈 動 。 時 均法分析湍流運 動 如取 時間間 隔 T，瞬 時 速度在 T時間 內的平均 值 稱 為時間 平均速度， 簡 稱 時 均速度，即時 均 壓 強311．湍流的速度 結 構 管中湍流的速度 結 構可以劃分 為 以下三個區(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，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 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 構、水力光滑管和水力粗糙管331．湍流切 應 力分布 附加切 應 力：由湍流脈 動 速度而引起的作用力通常稱之 為 附加切 應 力。湍流中 總 的切 應 力 應 由粘性切 應 力和附加切 應 力兩部分 組 成。即2．斷面速度分布（ 詳細 推 導見課 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 力分布及斷面速度分布34一、尼古拉 茲試驗 尼古拉 茲 （ Nikuras） 進 行了大量的 實驗 ，得出了 λ與雷 諾 數Re及管壁的相 對 粗糙度 Δ/d之 間 的關系曲 線 ：* 管中流 動 沿程阻力系數的確定1． 層 流區(qū)（ I）雷 諾 數的范 圍為 Rec ≤2320。2． 臨 界區(qū)（ II）雷 諾 數的范 圍為 2320＜ Re＜ 4000 。3．光滑管湍流區(qū)（ III）雷 諾 數的范 圍為 通用公式4．光滑管至粗糙管 過 渡區(qū)（ IV）雷 諾 數的范 圍為5．粗糙管湍流區(qū)（ V）雷 諾 數的范 圍（柯列布茹克半 經驗 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 度 l=1000m，內徑 d=200mm的 鍍鋅鋼 管，用以 輸送運 動 粘度 的油液 ， 測得流量 Q=38L/s。確定沿程 損 失？解：（
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