流体力学课件.ppt

总水头 所绘曲线代表水头损失沿流程的变化状况。? 测压管水头 所绘曲线代表压强沿流程的变化状况，。? 水力坡度J：单位长度流程的平均水头损失 ,即 ? 测压管水头线坡度JP：单位长流程上测压管水头线降落： 三、水头线的绘制： 首先我们回忆一下水头的有关定义。 ? （1）—般先绘H 线，然后绘Hp水头线。H 线恒下降，Hp可升、可降。 （2）hj 在各突变处下降量表示为铅垂下降的直线。 （3）注意管径不同时水力坡度J 的不同。 （4）总水头线和测压管水头线之间的距离为相应流段的流速水头。 注意： 例题8： 例题9： 圆管流体流动流态总结： λ与ks/d无关 λ与ks/d无关 Re应力与 粘滞力 边界层理论是普朗特在1904年开始创立的，它的发展主要是与研究流体绕经物体时的阻力问题有关。它为解决边界复杂的实际流体运动的问题开辟了途径，对流体力学的发展有着极其重要的意义。 第八节? 边界层概念与绕流阻力 在实际流体流经固体时，不管流动的雷诺数多大，固体边界上的流速必为零，称无滑移条件。由于这个条件在固体边界的外法线方向上，流体速度从零迅速增大。这样，在边界附近的流区存在着相当大的流速梯度，在这个流区内粘性的作用就不能忽略。边界附近的这个流区就称为边界层或称附面层。其外，粘性可以忽略按理想流体运动处理。 一、边界层的概念： （1）平板边界层的描述： 根据无滑移条件和流体的粘性作用，与平板接触的流体质点的流速都要降为零。而沿 壁面的法线方向流速很快增大到U0。由此可见，该流场存在 （2）边界层的厚度 自固体边界表面，沿其外法线到纵向流速ux达到主流速U0的99%处，这段距离称为边界层厚度。边界层的厚度顺流增大，即δ是x的函数。 1、平板边界层： U0 U0 U0 两个区，贴近壁面很薄的一层内，dux/dy很大，粘性不可忽略，即边界层。其外， dux/dy≈0，相当于理想流体运动。 当雷诺数达到一定数值时，边界层内的流动经过一过渡段后转变为紊流，成为紊流边界层。由层流边界层转变为紊流边界层的点称为称为转捩点，其雷诺数为临界雷诺数Reδc 。对于光滑平板来说，Reδc范围为2700~8500； （3）边界层内的两种流态——层流和紊流 边界层内的流动也有层流和紊流。如图所示，在边界层的前部，由于厚度δ较小，流速梯度很大，粘滞切应力也很大，这时边界层内的流动属层流，称层流边界层。边界层内流动的雷诺数Re可表示为： 2、管道进口段边界层： 不仅绕流存在边界层，内流也存在边界层。 假设速度以均匀速度流入，则在入口段的始端将保持均匀的速度分布。 由于管壁的作用，靠近管壁的流体将受阻滞而形成边界层，其厚度δ将随离入口的距离的增加而增加。当边界层发展到管轴，流体的运动都处于边界层内，自此以后流动将保持这个状态不变，才成为均匀流动。 以上所述边界层的特性可归纳如下： (1)与任何流动的特性尺寸比较，例如流动截面的宽度、绕过物体的长度等，边界层的厚度δ是极小量。 (2) 边界层内流速变化非常急剧，即从边壁上的零变到外边界上的u0； (3) 边界层内粘滞力与惯性力是同一量级，均不能忽略。 (4)边界层内的流动状落可以在整个边界层内是层流，也可以一部分为层流而其余部分是紊流。 二、曲面边界层及其分离现象的概念： 1、曲面边界层的分离 在边界层内，流体质点并不总是在边界层内流动。在某些情况下，常迫使边界层内的流体向边界层外流动，这种现象称边界层从固体边界上的分离。 不受粘性影响，只与质点到壁面的距离有关。 （3）混合长度 3、紊流流速分布的一般公式—对数律公式： 分离变量： 充分发展的紊流中，切应力只考虑雷诺应力τ2，并假设壁面附近的切应力保持不变， 略去时均： 上式可用于除粘性底层外的整个过流断面。 三、粘性底层： 紊流中紧贴固体边界附近，有一层极薄的流层。该流层由于受边壁的限制，消除了流体质点的混掺，切应力可用粘性切应力表示，属于层流运动。这一流层称粘性底层。 粘性底层内，壁面切应力： 上式表明粘性底层中流速按线性分布。 在粘性底层外有一极薄的过渡层，过渡层外是紊流区，常称为紊流核心区。 粘性底层的厚度δ 是很小的，通常不到1mm。有关 计算得： 上式表明：粘性底层的厚度δ 随着Re的增加