1.4流体流动现象1、流动类型与雷诺数当玻璃管单水流速度不大时从细管引到水流中心的有色液体成一直线平稳地流过整根玻璃管，与玻璃管单的水并不相混杂，流体质点只有水平运动
1、流动类型与雷诺数 1.4流体流动现象 • 当玻璃管里水流速度不大时， 从细管引到水流中心的有色液体成一直线平稳地流过整根 玻璃管，与玻璃管里的水并不相混杂，流体质点只有水平运动
水流速度逐渐提高到一定数值有色液体的细线开始出现波浪形，速度再增大细线便完全消失，有色液体流出细管后随即散开，与水完全混合在一起，使整根玻璃管的水呈现均匀的颜色。这种现象表明水的质点除了沿着管道向前运动外，各质点还作不规则的杂乱运动，且彼此相互碰撞并相互混合。质点速度的大小和方向随时发生变化
• 水流速度逐渐提高到一定数值， 有色液体的细线开始出现波浪形， • 速度再增大 细线便完全消失，有色液体流出细管后随即散开，与水完 全混合在一起，使整根玻璃管的水呈现均匀的颜色。 这种现象表明水的质点除了沿着管道向前运动外，各质点 还作不规则的杂乱运动，且彼此相互碰撞并相互混合。质点速 度的大小和方向随时发生变化
雷诺试验现象用红墨水观察管中水的流动状态层流，滞流(a)过渡流(b)GGR流，紊流(c)两种稳定的流动状态：层流、流
雷诺试验现象 两种稳定的流动状态：层流、湍流 用红墨水观察管中水的流动状态 (a) 层流，滞流 (b) 过渡流 (c) 湍流，紊流
层流：流体质点做直线运动流体分层流动，层间不相混合、不碰撞流动阻力来源于层间粘性摩擦力瑞流：主体做轴向运动，同时有径向脉动特征：流体质点的脉动过渡流：不是独立流型（层流+流），流体处于不稳定状态（易发生流型转变）生产中，一般避免过渡流型下操作
湍流：主体做轴向运动，同时有径向脉动 特征：流体质点的脉动 层流：流体质点做直线运动 流体分层流动，层间不相混合、不碰撞 流动阻力来源于层间粘性摩擦力 过渡流：不是独立流型（层流+湍流）， 流体处于不稳定状态（易发生流型转变） 生产中，一般避免过渡流型下操作
2、雷诺数RedupReu雷诺数的因次：[m][m / s][kg / m3[dup]m°kg°s0[Re] =[pa·s]Re是一个没有单位，没有因次的纯数。在计算Re时，一定要注意各个物理量的单位必须统一。雷诺准数可以判断流型
5 2、雷诺数Re du Re = 雷诺数的因次 ： = du Re 3 m m s kg m / / pa s = 0 0 0 = m k g s Re是一个没有单位，没有因次的纯数 。 在计算Re时，一定要注意各个物理量的单位必须统一。 雷诺准数可以判断流型
流体在圆形直管内流动时：当Re≤2000时 流体的流动类型属于层流；当Re≥4000时，流体的流动类型属于流；2000<Re<4000时，可能是层流，也可能是瑞流，与外过渡区界条件有关。准数:凡是几个有内在联系的物理量按无量纲条件组合起来的数群，称为准数或无量纲数群
流体在圆形直管内流动时： 当 Re 2000时 ， 流体的流动类型属于层流 ； 当 Re 4000时 ， 流体的流动类型属于湍流； 2000＜ R e＜4000时 ， 可能是层流，也可能是湍流，与外 界条件有关。——过渡区 准数: 凡是几个有内在联系的物理量按无量纲条件组合 起来的数群，称为准数或无量纲数群
pudu/dpu--单位时间通过单位截面积流体的质量；pu2---表示单位时间通过单位截面积流体的动量，与单位面积上的惯性力成正比：u/d--反映了流体内部的速度梯度；μu/d--与流体内的粘滞力成正比;pu2/(μuu/d)=R。,即惯性力与粘滞力之比惯性力大，R大；粘滞力大，R。小
2 u ud u d = ρu-单位时间通过单位截面积流体的质量； ρu2 -表示单位时间通过单位截面积流体的动量，与单 位面积上的惯性力成正比； u/d-反映了流体内部的速度梯度； μu/d-与流体内的粘滞力成正比； ρu2 /(μu/d)=Re ,即惯性力与粘滞力之比。 惯性力大，Re大；粘滞力大， Re 小
例：20℃C的水在内径为50mm的管内流动，流速为2m/s，试分别用SI制和物理制计算Re数的数值，解：1）用SI制计算：从附录五查得20C时，p=998.2kg/m3, u=1.005mPa.s,管径d-0.05m，流速u=2m/s，dup0.05 × 2 × 998.2Re= 993201.005 ×10-3u
例：20ºC的水在内径为50mm的管内流动，流速为2m/s，试分别 用SI制和物理制计算Re数的数值。 解：1）用SI制计算：从附录五查得20ºC时， ρ=998.2kg/m3 ，μ=1.005mPa.s， 管径d=0.05m，流速u=2m/s， du Re = 3 1.005 10 0.05 2 998.2 − = = 99320
2）用物理单位制计算：p = 998.2kg / m3 = 0.9982g /cm3μ =1.005×10-3 Pa.s1.005×10-3×10001100= 1.005x10-2 g /(cm s)u = 2m / s= 200cm / sd = 5cm5 x 200 x 0.9982Re := 993201.005×10-2可见，雷诺数与采用的单位制无关
2）用物理单位制计算： P 100 1.005 10 1000 3 = − u = 2m / s = 200cm / s d = 5cm 2 1.005 10 5 200 0.9982 Re − = = 99320 1.005 1 0 /( ) 2 = g c m s − 1.005 1 0 P a.s −3 = 3 = 998.2k g / m 3 = 0.9982 g / c m 可见，雷诺数与采用的单位制无关
[例1-17]在0168×5mm的无缝钢管中输送燃料油，油的运动粘度为90cSt，试求燃料油作滞流流动时的临界速度dudpuRe解：运动粘度=pudu层流时Re的临界值为2000，即-2000RY式中d=168-5X 2=158mm=0.158m=90cSt=90 × 10-2 × 10-4m2/s=9 × 10-5m2/sRex_2000×9×10-5= 1.14m/ s临界速度：ud0.158
[例1-17] 在Ø168× 5mm的无缝钢管中输送燃料油，油的运动 粘度为90cSt，试求燃料油作滞流流动时的临界速度。 解：运动粘度γ＝μ/ρ du du Re = = 层流时Re的临界值为2000，即 R ＝2000 du e = 式中 d=168-5×2=158mm=0.158m γ=90cSt=90×10-2×10-4m2 /s=9×10-5m2 /s m s d 1.14 / 0.158 Re 2000 9 10 u 5 = = − ＝ 临界速度：