第一章 流体力学基础-2010-3.ppt

1.5.2 复杂管路 (1) 串联管路 特点：管径不同，但无分支； 稳态时，不同管段流速不同； 系统阻力计算，需分段计算，再加和。 (2) 分支管路 1）质量流量 2） 机械能衡算式 （a）总管→支管 （b）各支管间关系 3）流量分配 与各支管的阻力有关，并相互影响。 应用连续性方程计算 (3) 并联管路 指：分支点和汇合点， 是各分支的公共点。 1）质量流量 2）总机械能衡算 问题：∑RA-B用一个分支，还是各分支加和 结论：并联管路，各支路阻力相等 = 总阻力 并联段，只能计入一个支路的阻力损失。 并联管路特点： 流量 阻力 3）流量分配 问题：各支管，流量是否相同 流量分配： * 对上述公式的认识---随阻力计算方法变化 * 问题：如何求λi 方法：试差法 作业：P77 12、 16 * 按 * 适当添加备注 u ∞ u ∞ u ∞ 层流边界层 湍流边界层 层流内层 A x 0 δ 平板上的流动边界层 层流： 湍流： 转折点： 边界层随x增加而δ增厚 u ∞ u u ∞ ∞ u u ∞ x 0 δ δ δ d 圆管进口处层流边界层的发展 圆形管中： 测量点必须选在进口段x0以后，通常取x0 =（50-100）d0 Xo以后为充分发展的流动。 层流 湍流 不管层流还是湍流，边界层厚度等于半径 ① 当流速较小时 流体贴着固体壁缓慢流过，（爬流） （5）流动边界层的分离 流体绕固体表面的流动： ② 流速不断提高，达到某一程度时，边界层分离 动画示意 ③ 边界层分离的条件 ▲ 逆压梯度 ； ▲ 壁面附近的粘性摩擦 ④ 边界层分离对流动的影响 边界层分离--大量旋涡--消耗能量--增大阻力。由于边界层分离造成的能量损失，称为形体阻力损失。边界层分离使系统阻力增大 减小或避免边界层分离的措施 调解流速，选择适宜的流速 改变固体的形体。 如汽车、飞机、桥墩都是流线型 1.6.4 流体流动阻力计算 （1）流体阻力的表示方法 对应于机械能衡算的三种形式，流体阻力损失亦有 三种表达形式 阻力损失与压力差的区别： △Pf——流体流经两截面间的机 械能损失； △P——任意两点间的压力差。 kJ/kg m Pa 二者之间的关系： 当 We=0, △z=0, △u=0 时： 管路中的流动阻力=直管阻力+局部阻力 直管阻力：由于流体和管壁之间的摩擦而产生 局部阻力：由于速度的大小或方向的改变而引起 （2）? 圆形直管内的阻力损失 （1） 范宁公式 流体流动阻力----流体与壁面间的摩檫力 J/kg m Pa （1）层流时的摩擦系数及Hangen-Poiseuille方程 摩擦系数： 3. 摩擦系数 ——Hangen-Poiseuille方程 （2） 湍流条件下的摩擦系数 影响因素复杂，一般由实验确定。 影响因素： 几何尺寸及形状； 表面情况 ； 流体的物性，如 密度，粘度等； 流速的大小。 利用量纲分析法可以得到： 式中 ——粗糙度 ——相对粗糙度 （1） 量纲分析法 流动阻力 量纲分析方法：减少实验工作量、实验结果推广应用 一般实验方法：实验量大、实验结果不能推广应用 （1）量纲分析的理论基础：物理方程中的各项都具有相同的量纲，即量纲一致的原则。 （2）?定理： N---量纲为一数群的数目； n----物理量的数目； m----表达物理量的基本量纲数目。 流动阻力 表示成为幂函数 （3）量纲分析方法： n=7 m =3 则 N =4 若设b、q、i为已知，则 Eu---欧拉数 Re和Eu的物理意义： * 无量纲数群的组合不唯一， * 建立在对过程的基本分析基础上， * 不能代替实验， 具体函数关系由实验获得， * 其根本作用，是减少实验工作量。 对量纲分析法的认识 （3） 摩擦系数图 层流区 Re≤2000 过渡区 2000＜Re≤4000 湍流区： Re＞4