减体力学与减体机械 (五) 多媒体教学课件 李文科制作
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第五章粘性流体的流动阻力与管路计算 第一节流体的流动状态 第二节粘性流体总流的伯努利方程 第三节流动阻力的类型 第四节圆管内流体的层流流动 >第五节圆管内流体的紊流流动 第六节沿程阻力的计算
第五章 粘性流体的流动阻力与管路计算 Ø第一节 流体的流动状态 Ø第二节 粘性流体总流的伯努利方程 Ø第三节 流动阻力的类型 Ø第四节 圆管内流体的层流流动 Ø第五节 圆管内流体的紊流流动 Ø第六节 沿程阻力的计算
第五章粘性流体的流动阻力与管路计算 >第七节局部阻力的计算 第八节孔口及管嘴流出计算 第九节管路让算
第五章 粘性流体的流动阻力与管路计算 Ø第七节 局部阻力的计算 Ø第八节 孔口及管嘴流出计算 Ø第九节 管 路 计 算
第五章粘性流体的流动阻力与管路计算 实际流体都具有粘性,称为粘性流体。粘性流体流经固体 壁面时,紧贴固体壁面的流体质点将粘附在固体壁面上,它们 与固体壁面的相对速度等于零。既然流体质点要粘附在固体壁 上,受固体壁面的影响,则在固体壁面和流体的主流之间必定 存在一个由固体壁面的速度过渡到主流速度的流速变化的区域; 若固体壁面是静止不动的,则要有一个由零到主流速度un的流 速变化区域。由此可见,在同样的流道中流动的理想流体和粘 性流体,它们沿截面的速度分布是不同的。对于流速分布不均 匀的粘性流体,在流动的垂直方向上存在速度梯度,在相对运 动的流层之间必定存在切向应力,于是形成流动阻力。要克服 阻力、维持粘性流体的流动,就要消耗机械能
第五章 粘性流体的流动阻力与管路计算 实际流体都具有粘性，称为粘性流体。粘性流体流经固体 壁面时，紧贴固体壁面的流体质点将粘附在固体壁面上，它们 与固体壁面的相对速度等于零。既然流体质点要粘附在固体壁 上，受固体壁面的影响，则在固体壁面和流体的主流之间必定 存在一个由固体壁面的速度过渡到主流速度的流速变化的区域； 若固体壁面是静止不动的，则要有一个由零到主流速度u∞的流 速变化区域。由此可见，在同样的流道中流动的理想流体和粘 性流体，它们沿截面的速度分布是不同的。对于流速分布不均 匀的粘性流体，在流动的垂直方向上存在速度梯度，在相对运 动的流层之间必定存在切向应力，于是形成流动阻力。要克服 阻力、维持粘性流体的流动，就要消耗机械能
第五章粘性流体的流动阻力与管路计算 消耗掉的这部分机械能将不可逆地转化为热能。可见,在粘性 流体流动的过程中,其机械能是逐渐减小的,不可能是永远 守恒的。 综上所述,当考虑流体的粘性作用时,第三章所讨论的几 个基本方程式,除了同作用力无关的连续性方程外,都应加以 修正才能够使用。 另外,通过实践和实验发现,粘性流体在流动过程中所产 生的阻力与流体的流动状态有关,不同的流动状态,产生阻 力的方式及阻力的大小也不相同。因此,我们有必要先了解流 体的流动状态
第五章 粘性流体的流动阻力与管路计算 消耗掉的这部分机械能将不可逆地转化为热能。可见，在粘性 流体流动的过程中，其机械能是逐渐减小的，不可能是永远 守恒的。 综上所述，当考虑流体的粘性作用时，第三章所讨论的几 个基本方程式，除了同作用力无关的连续性方程外，都应加以 修正才能够使用。 另外，通过实践和实验发现，粘性流体在流动过程中所产 生的阻力与流体的流动状态有关，不同的流动状态，产生阻 力的方式及阻力的大小也不相同。因此，我们有必要先了解流 体的流动状态
第一节流体的流动状态 内容提要 N1、层流和紊流的概念 N2、上临界速度和下临界速度 N3、重诺数的概念 下4、如何判别流体的流动状态
第一节 流体的流动状态 内 容 提 要 ã 1、层流和紊流的概念 ã 2、上临界速度和下临界速度 ã 3、雷诺数的概念 ã 4、如何判别流体的流动状态
第一节流体的流动状态 1、层流和紊流的概念: 根据粘性流体的流动性质不同,可将其分为层流和紊流 两种流动状态。对于不同的流动状态,流场的速度分布、产 生阻力的原因、方式和大小、以及传热、传质等规律都各不 相同。 英国物理学家雷诺早在1883年通过实验研究指出:自然界 中流体的流动有两种不同的状态,即层流和紊流。雷诺实验 装置如图5-1a所示。水不断由进水口注入水箱A,靠溢流维持 水箱内的水位不变,以保持玻璃管D中的水流为稳定流动。小 容器B内装有重度与水相近但不与水相溶的红色液体。C与K为 调节阀门。微开K阀,使水以很低的速度从玻璃管D中流过
第一节 流体的流动状态 1、层流和紊流的概念： 根据粘性流体的流动性质不同，可将其分为层流和紊流 两种流动状态。对于不同的流动状态，流场的速度分布、产 生阻力的原因、方式和大小、以及传热、传质等规律都各不 相同。 英国物理学家雷诺早在1883年通过实验研究指出：自然界 中流体的流动有两种不同的状态，即层流和紊流。雷诺实验 装置如图5-1a所示。水不断由进水口注入水箱A，靠溢流维持 水箱内的水位不变，以保持玻璃管D中的水流为稳定流动。小 容器B内装有重度与水相近但不与水相溶的红色液体。C与K为 调节阀门。微开K阀，使水以很低的速度从玻璃管D中流过
第一节流体的流动状态 BC (b) 出水进水 图5-1雷诺实验
第一节 流体的流动状态 图5-1 雷诺实验
第一节流体的流动状态 然后再开C阀,使红色液体流入玻璃管,稳定后便可看到一条 明晰的红色直线流不与周围的水相混,这表明流体质点只作沿 管轴线方向的直线运动而无横向运动,如图5-1b。此时沿圆管 截面水是分层流动,各层间互不干扰,互不相混,各自沿直线 向前流动。这种有规则有秩序的流动状态称为层流或片流。 慢慢开大K阀,逐渐增加流速,在一段时间内仍能继续保持玻 璃管内的流动为层流流动。当流速增加到一定值时,管内红色 直线流开始波动,呈现波纹状,如图5-1c所示。这表明层流状 态开始被破坏,流体质点有了与主流方向垂直的横向运动,能 从这一层运动到另一层。如果继续增大管内流速,红色线流就 更剧烈地波动,最后发生断裂,混杂在很多小旋涡中,红色液
第一节 流体的流动状态 然后再开C阀，使红色液体流入玻璃管，稳定后便可看到一条 明晰的红色直线流不与周围的水相混，这表明流体质点只作沿 管轴线方向的直线运动而无横向运动，如图5-1b。此时沿圆管 截面水是分层流动，各层间互不干扰，互不相混，各自沿直线 向前流动。这种有规则有秩序的流动状态称为层流或片流。 慢慢开大K阀，逐渐增加流速，在一段时间内仍能继续保持玻 璃管内的流动为层流流动。当流速增加到一定值时，管内红色 直线流开始波动，呈现波纹状，如图5-1c所示。这表明层流状 态开始被破坏，流体质点有了与主流方向垂直的横向运动，能 从这一层运动到另一层。如果继续增大管内流速，红色线流就 更剧烈地波动，最后发生断裂，混杂在很多小旋涡中，红色液
第一节流体的流动状态 体很快充满全管,把整个管内的水染成淡红色,如图5-1d所示 这表明此时管内的水向前流动时,处于完全无规则的紊乱状态, 这种杂乱无章、相互掺混的流动状态称为紊流或湍流。 2、上临界速度和下临界速度: 由上述操作可见,随着水流速度的增大,水流将由层流状 态过渡到紊流状态。由层流过渡到紊流的临界状态下的流体速 度称为上临界速度,用u表示。 当玻璃管内的水流已经是紊流运动,此时逐渐关小阀门K, 使水流速度逐渐减小,当水流速度减小到一定程度时,紊乱的 红色液体又将重新成为一条明晰的红色直线流,即紊流又
第一节 流体的流动状态 体很快充满全管，把整个管内的水染成淡红色，如图5-1d所示。 这表明此时管内的水向前流动时，处于完全无规则的紊乱状态， 这种杂乱无章、相互掺混的流动状态称为紊流或湍流。 2、上临界速度和下临界速度： 由上述操作可见，随着水流速度的增大，水流将由层流状 态过渡到紊流状态。由层流过渡到紊流的临界状态下的流体速 度称为上临界速度，用uc ′表示。 当玻璃管内的水流已经是紊流运动，此时逐渐关小阀门K， 使水流速度逐渐减小，当水流速度减小到一定程度时，紊乱的 红色液体又将重新成为一条明晰的红色直线流，即紊流又