第三章-流体的运动(幻).ppt

第三章 流体的运动 　第一节　理想流体　稳定流动 　　　　 　　　 则： 　 　 　　　　　 　　　　　 ? 　 三、 雷 诺 数 判断层流或湍流的依据 Re称为雷诺数，它是一个无量纲的量。 雷诺提出了一个判别流体在圆管内是作层流还是湍流的关系式，即 粘性流体的流动状态是层流还是湍流，除与速度υ有关外，还与流体的密度ρ、黏度η以及管子的半径 r 有关。 Re愈大，流动状态愈不稳定。 （3）1000 Re 1500时，称为过渡流。 （2）Re 1500时，流体作湍流； （1）Re 1000时，流体作层流； 实验结果表明，当： 从上式可看出，流体的黏度愈小，密度愈大，Re愈大，就愈容易发生湍流，管子愈细愈不容易出现湍流。 发生湍流的可能性还与管子的弯曲程度有关。 如果管子是弯曲的，即使 Re 较小 也可能发生湍流。 管子弯曲程度愈大，Re的临界值就愈低。 所以流体在流动时，凡有急弯或分支的地方，就愈容易发生湍流。 雷诺还通过大量实验证实了雷诺数这个无量纲的纯数是一个描述黏性流体运动的相似性参数,从而发现了流动的相似性原理 ------即雷诺数相等的流场具有相同的流动状态和性质,也称为雷诺相似准则。 流动的相似性原理,在流体力学工程的模拟实验中得到广泛的应用。 补充: 第四节????粘性流体的运动规律 一、黏性流体的伯努利方程 　　实际流体由于存在内摩擦力，所以流体在流动中必须克服内摩擦力作功，从而使系统的机械能不断减少。 　　消耗的能量就转变为系统的热能。 　　当流体从截面　 处流到截面　处时，伯努利方程可修正为：　 上式即为黏性流体作稳定流动时的伯努利方程。 式中 表示流体在流动过程中克服内摩擦力作功而损失的能量。 上式实际上是把热能考虑在内的更加广泛的能量守恒定律在黏性流体流动中的特殊表达形式。 　　应用黏性流体的伯努利方程来解决具体问题时，其关键是怎样确定流体流动过程中所造成的能量损失　　。 　　影响　　的因素很多，一般由实验来确定。 装置与原理： 解：根据伯努利方程有： 又由连续性方程有： 将上二式联立求解，并将Ｐ１-Ｐ２＝ρｇｈ代入可得 则液体的流量为： 结论：高处的压强较小，而低处的压强则较大。 若流体在高度不同的等截面管中流动，其流速不变，由伯努利方程得： 2、压强与高度的影响 压强与高度之间的关系，可用来解释体位因素对血压的影响。 分析： 则： 补充： 小 孔 流 速 结论：与其从高度为h处自由下落时的速度相等。上式称为“托里折利公式”。 第一作业： 习 题 三 3-2 、3-4 、3-7 。 第三节???黏性流体的流动 黏性 —— 实际流体在流动过程中总具有内摩擦力，表现出黏滞性，简称黏性。 黏性流体在运动时主要具有层流、湍流和过渡流三种运动形态。 　　因而它在流动过程中需要克服内摩擦力作功而消耗能量。 黏性流体－－－具有内摩擦力的流体。 　 1、层　流（片流） 一、 层流和湍流 其定义： 流体分层流动的状态。 流体作层流时，相邻两个流层之间存在着切向的相互作用力，称为内摩擦力，或叫黏滞力（黏性力)。 黏滞力(viscous force)是由流体分子之间的相互作用力引起的。 层流的特点 ————　流体分层流动，且其流动稳定。 当流体作层流时，流体中相邻两层流体之间只作相对滑动，流层间没有横向混杂，不形成旋涡。 a.定义——当流体流动的速度超过一定数值时，在垂直于管轴的方向上将产生分速度，流体