图1-18为雷诺实验装置示意图。水箱装有溢流装置,以维持水位恒定,箱中有一水平玻 璃直管,其出口处有一阀门用以调节流量。水箱上方装有带颜色的小瓶,有色液体经细管注 入玻璃管内。 从实验中观察到,当水的流速从小到大时,有色液体变化如图19所示。实验表明,流 体在管道中流动存在两种截然不同的流型。 层流(或滞流)如图1-19(a)所示,流体质点仅沿者与管轴平行的方向作直线运动, 质点无径向脉动,质点之间互不混合: 满流(或素流)如图1-19(c)所示,流体质点除了沿管轴方向向前流动外,还有径向 脉动,各质点的速度在大小和方向上都随时变化,质点互相碰撞和混合。 2.流型判据—雷诺准数 流体的流动类型可用需诺数R爬判断。 Re=dpu (1-28) Re准数是一个无因次的数群。 大量的实验结果表明,流体在直管内流动时 (1)当Re≤2000时,流动为层流,此区称为层流区: (2)当Re≥4000时,一般出现湍流,此区称为湍流区: (3)当2000<Re<4000时,流动可能是层流,也可能是湍流,与外界干扰有关,该 区称为不稳定的过渡区。 雷诺数的物理意义R反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系,标志流体流动的 湍动程度。其值愈大,流体的湍动愈剧烈,内摩擦力也愈大。 1.3.3流体在圆管内的速度分布 流体在圆管内的速度分布是指流体流动时管截面上质点的速度随半径的变化关系。无论 是层流或是湍流,管壁处质点速度均为零,越靠近管中心流速越大,到管中心处速度为最大。 但两种流型的速度分布却不相同。 1.层流时的速度分布 实验和理论分析都己证明,层流时的速度分布为抛物线形状,如图1-20所示。以下进行 理论推导。4 图 1-18 为雷诺实验装置示意图。水箱装有溢流装置,以维持水位恒定,箱中有一水平玻 璃直管,其出口处有一阀门用以调节流量。水箱上方装有带颜色的小瓶,有色液体经细管注 入玻璃管内。 从实验中观察到,当水的流速从小到大时,有色液体变化如图 1-19 所示。实验表明,流 体在管道中流动存在两种截然不同的流型。 层流(或滞流) 如图 1-19(a)所示,流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动, 质点无径向脉动,质点之间互不混合; 湍流(或紊流) 如图 1-19(c)所示,流体质点除了沿管轴方向向前流动外,还有径向 脉动,各质点的速度在大小和方向上都随时变化,质点互相碰撞和混合。 2. 流型判据——雷诺准数 流体的流动类型可用雷诺数 Re 判断。 du Re = (1-28) Re 准数是一个无因次的数群。 大量的实验结果表明,流体在直管内流动时, (1) 当 Re≤2000 时,流动为层流,此区称为层流区; (2) 当 Re≥4000 时,一般出现湍流,此区称为湍流区; (3) 当 2000< Re <4000 时,流动可能是层流,也可能是湍流,与外界干扰有关,该 区称为不稳定的过渡区。 雷诺数的物理意义 Re 反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系,标志流体流动的 湍动程度。其值愈大,流体的湍动愈剧烈,内摩擦力也愈大。 1.3.3 流体在圆管内的速度分布 流体在圆管内的速度分布是指流体流动时管截面上质点的速度随半径的变化关系。无论 是层流或是湍流,管壁处质点速度均为零,越靠近管中心流速越大,到管中心处速度为最大。 但两种流型的速度分布却不相同。 1. 层流时的速度分布 实验和理论分析都已证明,层流时的速度分布为抛物线形状,如图 1- 20 所示。以下进行 理论推导