03 第一章 流体流动2.pptx

第1页：本章内容目录

本章目录

• 管内流体流动现象
• 流体流动类型与雷诺准数
• 流体在圆管内的速度分布1.5流体流动阻力
• 阻力损失的计算通式
• 流体流动摩擦阻力的计算
• 非圆形管内的流动阻力
• 局部阻力

第2页：管内流体流动现象

管内流体流动现象

• .4管内流体流动现象第四节管内流体流动现象内容
• •流体流动产生能量损失的原因
• •流体在管内流动的状态及影响因素
• 一、粘度1。牛顿粘性定律内摩擦力产生的原因还可以从动量传递角度加以理解

第3页：管内流体流动现象

管内流体流动现象

物理意义

衡量流体粘性大小的一个物理量单位

获取方法

属物性之一，由实验测定、查有关手册或资料、用经验公式计算

第4页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：非牛顿型流体

第5页：流体流动类型与雷诺准数

流体流动类型与雷诺准数：雷诺数雷诺实验层流或滞流laminarflow湍流或紊流turbulentflow两种流动型态二、流体流动类型与雷诺准数

第6页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：直管内流动时，Re2000层流Re=2000~4000过渡区Re>4000湍流

第7页：流体在圆管内的速度分布

流体在圆管内的速度分布：三、流体在圆管内的速度分布1。流体在圆管内层流时的速度分布稳定流动时速度分布的形状(a)层流p1p2τlR（1）速度分布方程：如右图，当力平衡时有p1A=p2A+τA侧p1πr2=p2πr2+2πrlτ

第8页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：代入边界条件：r=R时，v= 0r= 0时，v=vmax若管子倾斜放置：其中：

第9页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：（2）流量V、平均速度u和动能Rrr+drdV=vdA =2πrvdr

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管内流体流动现象

dr单位时间流过环隙的质量

ρdV=ρvdA= 2ρvπr dr单位时间流过环隙的动能

r单位时间流过整个截面的动能

E动=单位时间单位质量流体的动能

第11页：管内流体流动现象

管内流体流动现象

• 。流体在圆管内的湍流时速度分布
• (1)稳定流动时湍流分布的形状其形状与Re的大小有关Re湍流程度加剧顶部越平坦
• (2)湍流速度分布方程一般在Re105时,v=vmax[1-r/R]1/7通用形式:v=vmax[1-r/R]1/nn在6~10间变化,Ren
• (3)湍流时流量V、平均速度u和动能流量若用v=vmax[1-r/R]1/7表示，则有平均流速动能

第12页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：。关于动能的讨论前面所推导的能量衡算式：事实上，对层流应为u2，对湍流应为0.53u2.但由于动能项在各项能量的总和中所占的比例往往很小，因此，机械能衡算式中的动能项仍取为u2/2，所引起的误差一般可忽略不计。4。边界层简介1904年，普兰特（近代流体力学的奠基人）凭他丰富的经验和物理直觉，提出了著名的边界层理论。他在海德贝尔格的数学年会上宣读了“具有很小摩擦的流体运动”，证明了绕固体的流动可以分为两个区域，一是物体附近很薄的一层(边界层)，其中摩擦起着主要的作用；二是该层以外的其余区域，这里摩擦可以忽略不计。

第13页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：（1）边界层概念普兰特边界层理论的主要内容：(1)紧贴壁面非常薄的一层，该薄层内速度梯度很大，这一薄层称边界层

第14页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：（2）边界层的形成和发展

第15页：管内流体流动现象

第四节 管内流体流动现象：本页为「第四节 管内流体流动现象」的节标题页，正文内容以课件原图呈现。

第16页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：（3）边界层分离

第17页：管内流体流动现象

第四节 管内流体流动现象：本页为「第四节 管内流体流动现象」的节标题页，正文内容以课件原图呈现。

第18页：管内流体流动现象

管内流体流动现象：流线型边界层分离的必要条件是：逆压、流体具有粘性这两个因素缺一不可。ADS

第19页：阻力损失的计算通式

阻力损失的计算通式

• .5流体流动阻力内容
• •流体流动产生能量损失的计算方法
• 一、阻力损失的计算通式
• •hf的计算目前主要靠经验式
• •hf分为两类：机械能衡算方程

第20页：流体流动阻力

流体流动阻力：dlhwfrt4=由受力的平衡得：由机械能衡算得：引入阻力系数：

第21页：流体流动阻力

流体流动阻力：长径比，无因次动能摩擦因数------直管摩擦损失计算通式（范宁公式）

第22页：流体流动摩擦阻力的计算

流体流动摩擦阻力的计算：圆管内层流时，由牛顿粘性定律可知：二、流体流动摩擦阻力的计算

第23页：流体流动阻力

流体流动阻力

• （1）层流时的λ
• （2）湍流时的λ主要依靠实验研究，
• （3）λ的图解求法以Re、ε/d为自变量，以λ为因变量作图，可把整个区域分为四个区：层流区、过渡区、湍流区和完全湍流区（阻力平方区）

第24页：流体流动阻力

第五节 流体流动阻力：本页为「第五节 流体流动阻力」的节标题页，正文内容以课件原图呈现。

第25页：流体流动阻力

流体流动阻力：使用时注意经验式的适用范围几个光滑管内湍流经验公式：

第26页：流体流动阻力

流体流动阻力：几个粗糙管内湍流经验公式：

第27页：非圆形管内的流动阻力

非圆形管内的流动阻力

• •仍可按圆管的公式计算或用莫狄图查取，但需引入当量直径。
• •用其本身特定公式计算
• 三、非圆形管内的流动阻力

第28页：局部阻力

局部阻力：由于流动突然发生变化而产生涡流，从而导致形体阻力。小管的四、局部阻力

第29页：流体流动阻力

流体流动阻力：突然扩大和突然缩小

第30页：流体流动阻力

流体流动阻力：总结：管路系统的总阻力损失为管出口弯管阀门管入口2-2面取在出口内侧时，hf中应不包括出口阻力损失，但2-2面取在出口外侧时，hf中应包括出口阻力损失，其大小为，但2-2面的动能为零。22u222u2

第31页：流体流动阻力

流体流动阻力：减小阻力的措施：改善固壁对流动的影响：减小管壁粗糙度，防止或推迟流体与壁面的分离加极少量的添加剂，影响流体运动的内部结构。