第三章液体的层流运动和紊 流运动 娼3.1体流动的两种型态 娼3,2紊流的形成和流态转变过程的物理实质 3.3层流运动 3.4紊流的特征、时均法和紊动流计量 西3.5紊流的动量传递理论和掺长 3.6紊流的时均流速分布和断面平均流速
第三章 液体的层流运动和紊 流运动 3.1 液体流动的两种型态 3.2 紊流的形成和流态转变过程的物理实质 3.3 层流运动 3.4 紊流的特征、时均法和紊动流计量 3.5 紊流的动量传递理论和掺长 3.6 紊流的时均流速分布和断面平均流速
31液体流动的两种型态 雷诺实验( Reynolds experiment 面色水 F A 阀门 玻璃管 退水管 进水管 (b) 图4-1-1
3.1 液体流动的两种型态 一、雷诺实验(Reynolds experiment)
三C一→C v=c→cs!d n v—上临界流速(不固定,视水流的受 手扰程度不同而不同) 下临界流速(固定)
——上临界流速（不固定，视水流的受 干扰程度不同而不同） ——下临界流速（固定） d c d c d c d c c c c c = = = = c v c v
Re vd 无量纲数,雷诺数 量实验:Re=≈2000 Re<Re=2000 层流 Re 下临界雷诺数,用来判断流态的标准 Re c 上临界雷诺数,受水流受干扰程度而 定
无量纲数，雷诺数 大量实验： 层流 ——下临界雷诺数，用来判断流态的标准 ——上临界雷诺数，受水流受干扰程度而 定 d Re = Re = 2000 c d c Re Rec = 2000 Rec Rec
二水头损失规律( Lose of head a z;++ th r 28 g 均匀流( Uniform flow) 过波区 层流 Cl AE 一系流 g g 5 图4-1-2
二、水头损失规律（Lose of head） 均匀流（Uniform flow） hf g z g z + + + = + + 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2g 2g 2 2 2 2 1 1 = ( ) ( ) 2 2 1 1 − + h = z + z f
Ig h,=lg k+mlg v h 77 层流 aminar flow):h∝v 系流( Turbulent flow):h∝v1720 三层流和紊流不但所观察的现象不同,而且所反 映出的阻力规律也不同。 明渠( (Open channel V R 层流Re500
层流（Laminar flow）： 紊流（Turbulent flow）： 层流和紊流不但所观察的现象不同，而且所反 映出的阻力规律也不同。 明渠（Open channel）： 层流 紊流 h k m v f lg = lg + lg m hf = k 1 hf 1.75~2.0 hf c R Rec = Re 500 Re 500
雷诺数的物理实质 水流的流态由惯性力和粘性力所起的作用 大小所决定 紊流:惯性力起主导作用 层流:粘性力起主导作用 惯性力 Re U粘性力 返回
三、雷诺数的物理实质 水流的流态由惯性力和粘性力所起的作用 大小所决定 紊流：惯性力起主导作用 层流：粘性力起主导作用 返回 粘性力 惯性力 Re ~ d =
32紊流的形成和流态转变过 程的物理实质 由层流转变成紊流的两个必不可少的条件 ①涡体(Edes)的形成 ②形成的涡体脱离原流层,掺入邻近的流层 (b) 图4-2-1
3.2 紊流的形成和流态转变过 程的物理实质 由层流转变成紊流的两个必不可少的条件： ① 涡体（Eddies）的形成 ② 形成的涡体脱离原流层，掺入邻近的流层
涡体 图4-2-2 60年代,米兰发现了猝发现象( Bursting phenomenon 返回
60年代，米兰发现了猝发现象（Bursting phenomenon） 返回
33层流运动 圆管中的均匀层沉: du au 由均匀流公式z=1=y2 代入 du=-brdr 4
3.3 层流运动 圆管中的均匀层流： 由均匀流公式 代入得： dr du dy du = = − J r RJ 2 = = rdr J du 2 = − r c J u = − + 2 4