流體力學(xué)課件

1、流量、流速測量裝置流量、流速測量裝置劉超杰劉超杰 王軍艷王軍艷 張會霞張會霞畢托管文丘里流量計其他流速流量裝置孔板流量計孔板流量計彎管流量計原理原理當(dāng)水流受到迎面物體的阻礙，被迫向兩邊（或四周）分流時，當(dāng)水流受到迎面物體的阻礙，被迫向兩邊（或四周）分流時，在物體表面上受水流頂沖的在物體表面上受水流頂沖的A點流速等于零，稱為滯止點（或駐點）。點流速等于零，稱為滯止點（或駐點）。在滯止點處水流的動能全部轉(zhuǎn)化為壓能。在滯止點處水流的動能全部轉(zhuǎn)化為壓能?？疾炜疾霢點到點到B點的流線點的流線在在A、B兩點間應(yīng)用理想流體的伯努利方程得兩點間應(yīng)用理想流體的伯努利方程得解得解得若為氣體，則若為氣體，則這就是讀

2、數(shù)這就是讀數(shù) 和和A點流速點流速u之間的理論關(guān)系之間的理論關(guān)系22ABppuggg2ug hh a點點迎流孔迎流孔 b點點側(cè)面順流孔側(cè)面順流孔畢托管畢托管由于設(shè)計，制造上的各種缺陷，讀數(shù)不恰由于設(shè)計，制造上的各種缺陷，讀數(shù)不恰好等于好等于A、B點上的壓強水頭差。因此，實點上的壓強水頭差。因此，實際應(yīng)用時將上式修改成際應(yīng)用時將上式修改成式子中式子中 流速系數(shù)，其值需要由實驗來流速系數(shù)，其值需要由實驗來確定，理想情況下等于確定，理想情況下等于1。h2ug h或或RAB實際應(yīng)用的畢托管示意圖實際應(yīng)用的畢托管示意圖文丘里流量計文丘里流量計喉管喉管結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)由漸縮管、喉管、漸擴管組成由漸縮管、喉管、漸擴管

3、組成原理：原理：取取1-11-1及及2-22-2面，列間理想流體能量方程式和連續(xù)性方程式可得面，列間理想流體能量方程式和連續(xù)性方程式可得： 式中：式中：Ao喉管處喉管處截面積。截面積。Cv),(122VddRefC 流量系數(shù)：99. 097. 010V5恒定，約為時，CRe 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：孔板流量計孔板流量計在管道中安裝一個孔板在管道中安裝一個孔板原理：原理： 取取1-1及及2-2面，列間理想流體能量方程式和連續(xù)性方程面，列間理想流體能量方程式和連續(xù)性方程式可得：式可得： )(200iRgCu)(200000iVVRgACAuqq其中，其中，Ao2-2Ao2-2截面的面積截面的面積Co-Co-孔流

4、系數(shù)，由實驗測得，孔流系數(shù)，由實驗測得，Co=Co=f(f( Ao/A1,RelAo/A1,Rel ) )彎管流量計彎管流量計結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 測點接壓力變送器測點接壓力變送器原理：原理：流體沿彎管弧形通道流動時，被迫作類似的圓周運動，產(chǎn)生離心流體沿彎管弧形通道流動時，被迫作類似的圓周運動，產(chǎn)生離心力，在彎管的內(nèi)外側(cè)管壁處產(chǎn)生差壓，差壓與流量有一定關(guān)系，可以由差力，在彎管的內(nèi)外側(cè)管壁處產(chǎn)生差壓，差壓與流量有一定關(guān)系，可以由差壓的測量求得流量。將離心力公式各項進行替換，可得：壓的測量求得流量。將離心力公式各項進行替換，可得：式中：式中：P -P -產(chǎn)生的差壓值；產(chǎn)生的差壓值；-流體的密度；流體的密度；

5、v-v-流體在彎管中的平均流速；流體在彎管中的平均流速；R-R-彎管的中心曲率半徑彎管的中心曲率半徑d -d -彎管的內(nèi)徑；彎管的內(nèi)徑； R/dR/d彎管的彎徑比彎管的彎徑比即即其他流速流量裝置其他流速流量裝置教材教材224224頁例頁例8-78-7原理：原理：1 1、利用柱體表面流速分布公式、利用柱體表面流速分布公式 2 2、利用能量方程、利用能量方程流動減阻措施流動減阻措施劉超杰劉超杰 王軍艷王軍艷 張會霞張會霞 措施：措施：高聚合物添加劑流動減阻流動減阻 原理：原理：這種方法是通過在流體中溶入少量長鏈高分子聚合物來達成減阻目的的。該方法在液體內(nèi)部邊界創(chuàng)造條件以達到減阻， 它們的共同的特點

6、是分子量的量級都達到百萬。 聚合物添加劑由于可以影響流向渦的強度， 增大低速帶條間距， 因此減小湍流的剪切力從而實現(xiàn)了減阻。目前， 盡管對這種方法已有了較深入的研究， 但由于湍流問題的復(fù)雜性，聚合物在湍流中產(chǎn)生減阻的原因至今還未弄清楚。雖然科學(xué)家基于實驗提出了一些假設(shè)和分析， 但還沒有出現(xiàn)一種理論能完美的解釋該問題。但由于該方法比較容易實現(xiàn)并且效果很好， 在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。高聚合物添加劑減阻的機理分析高聚合物添加劑減阻的機理分析 ( 1 ) 側(cè)重于比較高聚合物減阻劑添加前后側(cè)重于比較高聚合物減阻劑添加前后對湍流統(tǒng)計量的影響對湍流統(tǒng)計量的影響 。 1967 年, Virk 等通過速度測量

7、對減阻流動進行了研究, 得到著名的 Virk 漸近線。他提出彈性緩沖層的流動模式, 認為在管壁的層流底層和湍流核心之間生成一彈性緩沖層, 由于該層的原因, 湍流核心部分的速度分布曲線向上移動了一個距離, 即流速增大, 通過的流量也增加, 從而實現(xiàn)了減阻。( 2 ) 側(cè)重于研究高聚合物分子側(cè)重于研究高聚合物分子在剪切、在剪切、 拉伸等流動中的運拉伸等流動中的運動特性動特性, 由此來推測高聚合物由此來推測高聚合物的影響。的影響。 1969 年 Lumley 研究了高聚合物的減阻作用, 認為高聚合物分子在湍流邊界層中受到拉伸, 會使該處的流體粘度增加, 這也是高分子聚合物引起減阻的主要原因.( 3

8、) 著重于高聚合物對湍流逆序結(jié)構(gòu)的影響。著重于高聚合物對湍流逆序結(jié)構(gòu)的影響。Gordon 在1970 年發(fā)表論文認為, 高聚合物的加入會削弱湍流邊界層猝發(fā)過程的強度。 Donohue 、 Tiederman 和 Reischman 采用流顯技術(shù)在槽流中研究了這個問題, 發(fā)現(xiàn)靠近壁面的區(qū)域, 垂向流體運動顯著削弱, 湍斑區(qū)增大, 猝發(fā)速率明顯減小。 Pinho 等人應(yīng)用激光測速儀( LDV) 測量了管流和槽流的湍流統(tǒng)計量, 結(jié)果表明, 高聚合物的加入不是抑制了所有方向上湍流的運動, 而是減弱了徑向的湍流猝發(fā)頻率和強度, 但在流向上的湍流強度卻有所加強。高聚合物減阻劑可以在小高聚合物減阻劑可以在小用量下達到較好的減阻效果。用量下達到較好的減阻效果。但是在紊流流體的高剪切作用但是在紊流流體的高剪切作用下下, , 其分子量極易因分子鏈的其分子量極易因分子鏈的斷裂而降低甚至失效斷裂而降低甚至失效, , 即剪