【正文】 0 . 04 0 . 0 6 0 . 03 0 . 0 5 0. 0 2 0 . 01 5 0 . 0 4 0. 0 1 0 . 00 8 0 . 00 6 0 . 0 3 0 . 00 4 ? 0 . 02 5 d 0 . 00 2 0 . 0 2 0. 0 01 0 . 000 8 0 . 00 06 0 . 00 04 0 . 01 5 0 . 00 02 0 . 00 01 0 . 00 005 0 . 0 1 0 . 00 9 0 . 00 001 0 . 00 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 103 1 04 105 106 1 07 1 08 0 . 0 0000 5 0 . 0 0000 1 雷諾數(shù)??du?Re : 由此決定了工程實(shí)際中管道流速不可能太高 討論 : : λ 隨 Re增大而減小 ,并不意味著此時(shí)阻力隨流速增大而 下降，而只是說明在層流時(shí)阻力損失正比于速度的一次 . —— 一次方定律 : 2 0 0 0Re ?4000Re2022 ?? : 及虛線以下4 0 0 0Re ??? ?? ，一定， Re/ d?? ?? ，一定， d/Re當(dāng) ε /d一定時(shí) ,阻力損失與速度的平方成正比 —— 平方定律 )/( df ?? ?64R e /( R e ) ?? f?)/( R e , df ?? ? 一般說來，截面形狀對速度分布及流動阻力的大小都會有影響 實(shí)驗(yàn)表明，對于非圓形截面的通道，可以用一個(gè)與圓形管直徑 d相當(dāng)?shù)摹爸睆健眮泶?，稱作當(dāng)量直徑，用 de表示。下面以湍流時(shí)流動阻力問題為例說明雷萊指數(shù)法的用法和步驟。 2)因次分析的基礎(chǔ) ―― 因次一致原則和 Π定理 :凡是根據(jù)基本物理規(guī)律導(dǎo)出的物理方程中各項(xiàng) 的因次必相同。 ε對 λ的影響程度與流型有關(guān) 滯流 :λ=f(Re)， λ與管壁粗糙度無關(guān) 湍流 : （滯流內(nèi)層的厚度 δb） 當(dāng) δb＞ ε時(shí) λ=f(Re) 當(dāng) δb＜ ε時(shí) λ=f(Re,ε/d) （因次分析法） 1)問題的提出 問題 :湍流時(shí)影響因素的復(fù)雜性 ,難以通過數(shù)學(xué)方程式直接求解 . 優(yōu)點(diǎn) :借助因次分析方法規(guī)則組織試驗(yàn)，以減少試驗(yàn)工作量， 并使試驗(yàn)結(jié)果整理成便于推廣應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。 其粗糙度可用絕對粗糙度 ε 和相對粗糙度 ε /d表示 表 1 某些工業(yè)管材的絕對粗糙度約值 管 道 類 別 絕對粗糙度 ? ， mm 管 道 類 別 絕對粗糙度 ? ， mm 無縫黃銅管、鋼管、鉛管 0 . 01 ? 0 . 05 干凈玻璃管 0 . 0 01 5 ? 0. 01 新的無縫鋼管、鍍鋅鐵管 0 . 1 ? 0 . 2 橡皮軟管 0 . 01 ? 0. 03 新的鑄鐵管 0 . 3 木管道 0 . 25 ? 1. 25 具有輕度腐蝕的無縫鋼管 0 . 2 ? 0 . 3 陶土排水管 0 . 45 ? 6. 0 具有顯著腐蝕的無縫鋼管 0 . 5 以上 很好整平的水泥管 0 . 3 3 金 屬 管 舊的鑄鐵管 0 . 85 以上 非 金 屬 管 石棉水泥管 0 . 03 ? 0. 82)粗糙度 ε對 λ(摩擦阻力損失 )的影響 絕對粗糙度 ε:壁面凸起部分的平均高度（ m） 相對粗糙度 ε/d:考慮 ε對 λ的影響程度與 d 大小有關(guān) 概念 : 壁面粗糙度對 λ的影響便成為重要的因素。 ，摩擦損失等于兩截面上的靜壓能之差。 ，流動時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦 ——阻力產(chǎn)生根源 ——阻力產(chǎn)生的條件 2．流動阻力分類 ???直 管 ( 等 徑 或 不 等 徑 )管 路 輸 送 系 統(tǒng)管 件 或 閥 門直管摩擦損失局部摩擦損失39。 受力分析： ? ? 2212p p r p r??? ? ?? ?2 rr duF S r l dr? ? ?? ? ?ru r流體作等速運(yùn)動時(shí)，推動力與阻力大小必相等，方向必相反。 2. 湍流 :層流底層、緩沖層、湍流主體區(qū) 二 . 流體分層情況 (圓管內(nèi) ) :從管壁至中心線均為層流。 湍流 :質(zhì)點(diǎn)在管中作不規(guī)則運(yùn)動 ,流體整體流向雖不改變 ,但質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度和方向卻隨時(shí)間變化，質(zhì)點(diǎn)之間相互碰撞，又稱紊流。 ③ 流體粘度 。 二 . Reynold準(zhǔn)數(shù) —— 層湍流的判據(jù) :一定溫度和壓力下，影響流動型態(tài)的主要因素是 : ① 流體流速 。在湍流時(shí)主要是質(zhì)點(diǎn)微團(tuán)間動量的交換） u 內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因還可以從動量傳遞角度加以理解 : ? ? ? ??????????????????????dyvmuddyuvmddyuddydu?????????稱動量擴(kuò)散速率方程 . 以上討論就說明了為什么流體力學(xué)常為動量傳遞過程 ,凡是遵循流體流動基本規(guī)律的諸單元操作 ,都可以用動量傳遞理論進(jìn)行研究。 三 . 剪應(yīng)力與動量傳遞 : 牛頓運(yùn)動定律 : ? ?dtmuddtdummaF ???剪應(yīng)力定義 : ? ?dtmudAAF ??? 1?① 流體運(yùn)動引起的內(nèi)摩擦應(yīng)力（剪切應(yīng)力）可表示為單位時(shí)間通過單位面積上流體的動量 , 稱動量傳遞速率 . （ 1） （ 2） ②不同速度流體層其動量不同，并在與運(yùn)動相垂直的方向上傳遞。 SI單位為 m2/s 工程中一般忽略壓強(qiáng)對粘度的影響 二 . 粘度的影響因素 粘度為物性常數(shù)之一，隨物質(zhì)種類和狀態(tài)而變。 s μ的單位： SI制 :Pam） 時(shí)，作用于單位面積 上的流體內(nèi)摩擦力（剪應(yīng)力） τ 運(yùn)動粘度 γ = μ/ρ γ—— 運(yùn)動粘度 換算 :1St = 100cSt = 1 104 m2/s 1St= 1cm2/s ④ μ —— 流體粘度（粘度，絕對粘度，動力粘度， 物理粘度） 換算 :1P = 100cP = 氣體 氣體 1m 1m 5m 1 1 4 4 3 3 廢水池 洗滌塔 泵 2 2 1 0 0 0 8 5 9 0 .4 9 3 6 0 0 2 1 3 7 2 .1 4e m VP q W q W W k W?? ? ? ? ? ? ????332 1020 ??? pp kgJ /?3 3 面與 4 4 面間433 gzpgz ???kgJp / ?????? ?泵的有效軸功率為：mqW28 2 .2 6 pW???kgJ /?氣體 氣體 1m 1m 5m 1 1 4 4 3 3 廢水池 洗滌塔 泵 2 2 第三節(jié) 管內(nèi)流體流動現(xiàn)象 牛頓粘性定律和流體的 粘度 一 .牛頓粘性定律 —— 流體粘性的表現(xiàn) ,也是阻力產(chǎn)生的依據(jù) . 粘度 :描述流體粘性大?。▋?nèi)摩擦大?。┑奈锢砹俊? 注 :PA外 ≠ PA內(nèi) ≠ PB內(nèi) 原因 : 故 :PA外 PA內(nèi) PB內(nèi) 解 在 1 1 面和 2 2 面間21112222 1222 fupgz Wupgz h?? ?? ? ?? ? ? ? ?2222 .6 87 9 .8 1 1 0 8 2 .2 62ppW??? ? ? ? ? ? ?2 228 5 / 3 6 0 0 2 . 6 8 /4 0 . 1 0 6 4Vqu m sd??? ? ??10642114 ????d例 1 軸功的計(jì)算 已知管道尺寸為 ?114?4mm， 流量為 85m3/h， 水在管路中流動時(shí)的總摩擦損失為10J/kg（ 不包括出口阻力損失 ） ， 噴頭處壓力較塔內(nèi)壓力高 20kPa， 水從塔中流入下水道的摩擦損失可忽略不計(jì) 。 ⑤ 關(guān)于阻力討論的問題 ,后面詳述 2. Bernoulli 方程的應(yīng)用 1)確定管道中流體的流量 2)確定設(shè)備