(18.1)--第13讲 液体运动的两种型态.pdf

水力学知识点解析

液体运动的两种型态

液体运动的水流阻力和沿程水头损失都与液流型态有关，所以无论研究或或ℎ都必须要研究液流型态。

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液体运动的两种型态

1883年英国物理学家—雷诺(O.Reynolds)观察了流体在圆管内的流动，

首先指出，流体的流动形态除了与流速(ω)有关外，还与管径(d)、流体

的粘度(μ)、流体的密度(ρ)这3个因素有关。并通过试验观察到液体中

存在层流和湍流两种流态。

1.雷诺实验

实验目的：寻找流体流动由层流状态过渡到湍流状态

所需要的条件。

实验过程：

（1）在小瓶流体内注入有色颜料；

（2）缓慢放开细管使颜料（流速不大时）流入水平玻

璃管中，并观察；

（3）若增大流速，观察水平玻璃管中有色颜料运动状

雷诺实验装置

态。

2.液流型态

（1）层流：指流体质点不相互混杂，流体作有序的成层流动。

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。

（2）湍流：是指局部速度、压力等力学量在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动。

特点：1）无序性、随机性、有旋性、混掺性。

2）湍流受粘性和紊动的共同作用，具有耗能性。

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Re较大时发生。

3.液流型态

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。

下临界雷诺数：湍流层流时的临界雷诺数，是流态的判别标准，它只取决于水流边界的形状，即水

流的过水断面形状。

分析问题正反思考的思维

下临界雷诺数（简称临界雷诺数）是判别流动状态的普遍标准。

vd

临界雷诺数Rec

cv

（1）圆管流

ReRe2000层流

c

ReRe2000湍流

c

（2）明渠及天然河道流

ReRe500层流

c

ReRe500湍流

c

4.雷诺数的物理意义

水流的惯性力和粘滞力之比

dv32322

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