第一章流体流动(3节).ppt

第三节 管内流体流动现象（1） 第三节 管内流体流动现象（2） 第三节 管内流体流动现象（3） 第三节 管内流体流动现象（4） 第三节 管内流体流动现象（5） 第三节 管内流体流动现象（6） 雷诺实验图示（1） 雷诺实验图示（2） 第三节 管内流体流动现象（7） 第三节 管内流体流动现象(8) 第三节 管内流体流动现象（9） 第三节 管内流体流动现象（10） 第三节 管内流体流动现象（11） 第三节 管内流体流动现象（12） 第三节 管内流体流动现象（13） 第三节 管内流体流动现象（14） 第三节 管内流体流动现象（20） 第三节 管内流体流动现象（21） 第三节 管内流体流动现象（22） 第三节 管内流体流动现象（23） 第三节 管内流体流动现象（24） 第三节 管内流体流动现象（25） 上一内容 下一内容 回主目录 返回 * 一、流体流动阻力产生原因和影响因素： 2、流体与固体接触后，于是在固体壁附着一 层流体膜，即流体与固体间由于润湿作用， 即存在附着力。 1、流体内存在分子间作用力，当流体流动时， 两流体层间产生相对运动，即存在摩擦力，内 摩擦使流体流动时受到阻力，因而消耗能量。 这种流体分子间的作用力叫黏性力(内摩擦力、 剪应力)。 二、牛顿黏性定律： 流体流动时产生内摩擦的性质， 称为流体的黏性。 F u Δy→dy u+du u 摩擦力F与两流体层间的速度梯度Δu/Δy成正比， 与两液层的接触面积S成正比，且平行；即： 平行地作用在单位面积上的内摩擦力称为剪应力，用τ表示： du/dy:速度梯度，即u与垂直管壁距离y的变化率。 μ:黏滞系数或动力黏度，简称为黏度 。 牛顿黏性定律：符合如下系的流体叫牛顿型流体，即 内摩擦力τ与du/dy速度梯度一次方成正比，称为 牛顿黏性定律。 1、μ黏度：促使流体产生单位速度梯度的内摩擦力。 μ黏度表示流体黏性大小，是流体的物理属性；流体 静止时不讨论性质。 2、μ的单位： 三、黏度 3、影响μ的因素：主要是温度t的影响。 t↑：液体的 μ ↓ ；气体的μ ↑ ； 黏性力： ①分子间吸引力，造成内摩擦力，液体主要是此原因。 ② 分子间的热运动，造成内摩擦力，气体主要是此原 因。 4、μ的数据来源： 文献值；查任意温度下的μ值，查图(教材)。 μ值非常重要的物理量，在流体流动、传热、 传质中起重要作用。 五、流体的流动类型与雷诺数Re 1、雷诺实验：为了直观地观察流体流动时， 内部质点 的运动情况，及各种因素对流体 流动状态的影响。 请看雷诺 实验图示－－ 2、流体流动类型—— 层流流动(层流)： 质点平行沿轴线位移，一层滑过一层流动， 质点间无垂直流动方向上的位移,互不干扰的直 线运动。 湍流流动(湍流)： 质点在轴向运动的同时，存在径向及各个 方向上的杂乱无章运动，流速大、混合快。 影响流动类型的因素：内因、外因 用不同流体实验，检验内因的影响( ρ μ 等)； 用不同设备(材质、管径、管长、粗糙程度、流速等)； 经雷诺研究，将实验结果用数学的“因次分析法”处理，得到无因次准数群——雷诺数Re： 实验证明： Re ≦ 2000层流； Re ≧ 4000湍流； 雷诺数Re为流体流动类型的判据。 不稳定的过度状态： 雷诺数—流体流动类型的判据 Re的量纲(单位)： Re的物理意义—— 两个物理量——力之比。 对于圆管中的流体，uρ表示质量流速，ρu2表示单位时间 通过单位面积的动量，其值与单位截面积的惯性力成正比。u/d 表示流体内部的速度梯度，μ?u/d与流体内部的黏性力成正比。 因此，Re就相当于惯性力与黏性力之比。 3、层流与湍流本质区别： 层流沿管轴有规律的平行移动，层与层之间没有明显 的干扰，即互不碰撞，互不混合。 湍流质点作各个方向不规则的杂乱的运动，剧烈的扰 动和混和、强烈的碰撞，存在径向脉动，质点的 径向脉动是湍流运动的最大基本特点。 层流不存在脉动。这是两者流动方式存在的 本质区别。 流体的湍动、层流在生产中都被广泛应用。 例： 在25mm的钢管中输送水，流速为1.0m/s，水温为20℃。 求：（1）管路中水的流动类型。（2）管路内水保持层流状态 的最大流速。 解： （1）20℃