流体动力学第六章18.ppt

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第六章 管内流动和 水力计算 液体出流 第一节 管内流动的能量损失 第二节? 粘性流体的两种流动状态 一、雷诺实验 第二节? 粘性流体的两种流动状态 第二节? 粘性流体的两种流动状态 第二节? 粘性流体的两种流动状态 层流特点: (1)有序性。水流呈层状流动,各层的质点互不混掺,质点作有序的直线运动。 (2)粘性占主要作用,遵循牛顿内摩擦定律。 (3)能量损失与流速的一次方成正比。 (4)在流速较小且雷诺数Re较小时发生。 第二节? 粘性流体的两种流动状态 湍流特点: (1)无序性、随机性、有旋性、混掺性。 流体质点呈现不规则湍动,流层间质点相互混掺,为无序的随机运动。 (2)湍流受粘性和湍动的共同作用。 (3)水头损失与流速的1.75~2次方成正比。 (4)在流速较大且雷诺数较大时发生。 第二节? 粘性流体的两种流动状态 二、流态的判别准则—临界雷诺数 第二节? 粘性流体的两种流动状态 上临界雷诺数:层流→湍流时的临界雷诺数,它易受外界干扰,数值不稳定。 第二节? 粘性流体的两种流动状态 第二节? 粘性流体的两种流动状态 第二节? 粘性流体的两种流动状态 例6-1 水在内径d=100mm的管中流动,速度v=0.5m/s,水的运动粘度v=1.0×10-6m2/s。试问管中水流的流态。若管中的流体是油,流速不变,但运动粘度v=31×10-6m2/s,试问油在管中又呈何种流动状态。 第三节 管道进口段粘性流体的流动 第四节 圆管中流体的层流流动 例6-2 水平放置的毛细管粘度计,内径d=0.5mm,两测点间管长L=1m,液体的密度 ,当液体的流量qV=880mm3/s时,两测点间的压降为0.1MPa。试求该液体的粘度。 2.圆管中紊流的速度分布 在层流底层( )中的切向应力为 所以 令 ,由于它具有速度的量纲,故称其为切应力速 度,则有 或 由此可知,层流底层中的速度是按直线规律分布的。 在紊流区( )中假定切应力不变,令 ( 为管壁 上的切向应力),则 常数 或 可得 积分得 (0) 式中的积分常数 可根据层流底层与紊流区交界处( ) 的速度 相等的条件来确定,即 或 (1) (2) 或 (3) 式中 ——层流底层的雷诺数, 将式(1)和(3)代入式(2)得 (4) 将式(4)代入式(0)得 再令 ,整理上式得 (5) 尼古拉兹(Nikuradse)对光滑圆管中的紊流进行试验的结果 得到: , 。代入式(5)得

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