【正文】 比較： 層流 完全湍流 λ＝ f（ Re） λ＝ f（ ε/d） hf正比于 u hf正比于 u2 hf反比于 d4 hf反比于 d5 （流量不變） 232dluhf ???22udlhf ?? 流體輸送管路的計算 阻力對管內(nèi)流動的影響 簡單管路 該管路的阻力由 三部分組成 hf1－ A， hfA－ B， hfB－ 2， 閥門開度 ↓ ， ζ ↑ ， hfA－ B↑ qV↓ ， hf1－ A ↓ ， PA↑ ， pA↑ hfB－ 2↓ ， PB ↓ ， pB↓ 。 注意：突然擴大和突然縮小的流速用小管的 u； 分流和合流 ζ 有可能為負，說明某股流增加能量。由于流道變化非常復雜，通常采用近 似方法。 de＝ 4χ 管道截面積 /潤濕周邊 套管的環(huán)隙的當量直徑＝外管的內(nèi)徑－內(nèi)管的外徑 局部阻力損失 任何流道的變化（流速和方向變化）都會引起阻力 損失。 實物管的當量粗糙度 用人工粗糙管（用大小相同的沙拉粘在管壁上，凸 出高度一致）對應實物管（凸出高度不同），實驗測 定反求實物管的 λ 。 可見： Re2021,阻力損失與流 速一次方正比； Re相當大，阻力損失與 流速二次方正比。 實驗研究的步驟： 1）析因實驗 —— 尋找影響因素 hf=f(d,L,u,μ ,ρ ,ε ) 2）規(guī)劃實驗 —— 減少實驗次數(shù) 量綱分析法（無因次數(shù)群間的關系） hf/u2=f(duρ /μ 、 L/d、 ε /d) 好處改變 Re只要改變 u，改變 L/d只要改變 L。由 均勻直管機的械能衡算式可知 阻力損失表現(xiàn)為勢能的降低，水平管道是壓強的降低 。 經(jīng) 積 分 1 。PPPPPPPP湍流的速度分布 1m a xm a xm a x2( 1 )( Re ) 1 / 6 ~ 1 / 10n 1 / 7,nrldudruruuRn f nuu?? ? ???????? ? ????????力 平 衡 方 程 ：湍 流 特 征 方 程 ： （ ）由 于 的 復 雜 性 ， 由 實 驗 測 定 湍 流 時 的 點 速 度 分 布管 中 心 點 速 度 最 大 ：各 點 速 度 ：，通 常 ＝ 該 公 式 又 稱 七 分 之 一 律 公 式 。 圓管內(nèi)流體運動的數(shù)學描述 化工工程問題的一般處理方法： 過程分析：尋找過程特征 數(shù)學描述：建立平衡方程與過程的特征方程 聯(lián)立求解：解析求解 ， 實驗求解 結果分析：分析求解結果對工程的指導意義 l 2r R α p2 p1 Fg 流體的力平衡和剪應力分布 該式對層流與湍流都適用。 層流內(nèi)層 ——即使在高度湍流（大 Re），近壁面處仍 有一簿層保持著層流。匯合時為層流，以后 仍為層流；匯合時為湍流， 以后仍為湍流。() xdudy? ? ???邊界層中的流型也有層流與湍流之分。 邊界層內(nèi)有速度梯度，需考慮黏度的影響； 邊界層外速度梯度可以忽略，無需考慮黏度影響。 邊界層及邊界層脫體 邊界層：由于壁面的作用，近壁面處存在速度梯度。它反映了速度 脈動對動量傳遞的影響。 212xxxxuuRuu?0l R d y?? ?湍流黏度： 湍流時牛頓型流體不再符合牛頓黏性定律，需對方 程進行修正。1239。2 o r xx x xuI u Iu??39。 39。 無障礙的湍流場，湍流強度為 %~2%； 有障礙的湍流場，湍流強度為 5%~10%。xu湍流的另一種描述 ——把湍流看作一個主體流動上疊加各種不同尺度、強弱不等的漩渦。39。 01 Tx xu u d tT? ?39。 湍流的基本特征 湍流的基本特征 ——流體質點在總體上作軸向運動的同時，還作徑向的隨機脈動。層流是 穩(wěn)定的。 u Δ p 流動的類型 通過雷諾實驗可見兩種流型 ——層流和湍流 層流：層間互不摻混（分子擴散） ,分層流動， 微團 不交換 湍流：微團隨機脈動 層間摻混（漩渦傳遞） 漩渦傳遞 分子傳遞 幾個數(shù)量級 流型的判據(jù)：雷諾數(shù) Re 定義： Re=duρ /μ 無量綱的數(shù)群 物理意義：慣性力 /黏性力 判據(jù)（對管流）： Re2021，必定出現(xiàn)層流，為層流區(qū)； 2021Re4000，層流或湍流，依賴與環(huán)境，過渡區(qū)； Re4000，一般為湍流，為湍流區(qū)。 3）最終要用試驗來驗證關系式。 要解決有關流體力學問題時： 1）當機械能耗損無法確定，控制體內(nèi)的各作用力可以確定，則用動量守恒定律。 實驗表明實際情況應為： 由于上述公式都未考慮分流的阻力（分流阻力很復雜） K＝ ~，需實驗確定。 212121()()()x m x xy m y yz m z zF q u uF q u uF q u u?????????動量守恒定律的應用舉例 1）彎管受力 1 1 1 1 1 12 2 2 2 2 212121222, , 2 ( )x m x my m y mxymF p A q u F p A q uF p A q u F p A q uA A Au u up p pF F FpA q u? ? ? ?? ? ? ???????????Fy Fx F u u p p 2）流量分配 部分流體流出，壓強回有所上升。 解： 2 2 2 9 . 8 1 6 1 0 . 8 /u g H m s? ? ? ? ?3 2 1 2 233 2233322aaap u p uhguup p gh k Pap p gh k Pa????? ? ? ??? ? ?? ? ? （ 真 ） 動量守恒 動量與速度度是矢量，方向相同。 pa h C A o 2200000220 0( ) 022 ~ CCAAACA A C a CCCACpupugz gzu p p p zu ghuuu C ghCV uA???? ? ? ? ?? ? ? ? ????????選 、 截面，面為基準水平面，列伯努利方程：， 表壓，用小孔流速 代替 ，同時考慮阻力損失孔流系數(shù)，一般在 之間位能 動能2）壓力射流 3）駐點壓強 2022appupuC????????壓強能 動能???? ? ????