《化工原理》第六講 層流與湍流的比較

1、第六講主要內(nèi)容第一章 流體流動重點難點1、阻力損失計算通式3、滯流時的摩擦系數(shù)2、管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響3、阻力損失計算通式3、阻力損失計算通式二、層流與湍流的比較三、邊界層概念1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力一、流體在管內(nèi)流動阻力概述1、層流與湍流的比較2、邊界層概念（定義、厚度、流動類型）及其分離現(xiàn)象4、流動阻力的分類5、壓強差與壓強降的區(qū)別與聯(lián)系1、層流與湍流的比較2、壓強差與壓強降的區(qū)別與聯(lián)系二、層流與湍流的比較湍流1)、雷諾數(shù)流體質(zhì)點是否存在脈動現(xiàn)象層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別2)、質(zhì)點運動方式二、層流與湍流的比較3)、流速分布圖流體在圓管內(nèi)作滯流流動時的速度分布rdrp1p2Rlp2二、層

2、流與湍流的比較流體在圓管內(nèi)作滯流流動時的速度分布表達式拋物線平均流速最大流速表達式及其位置位于管子中心處二、層流與湍流的比較3)、層流與湍流流速分布圖層流湍流圓管流速分布：指數(shù)律或?qū)?shù)律圓管內(nèi)的湍流結(jié)構(gòu)4)、流體在直管內(nèi)的流動阻力表達式二、層流與湍流的比較渦流粘度三、邊界層概念1、邊界層的形成1) 邊界層的定義壁面附近存在著較大速度梯度的流體層,稱為流動邊界層,簡稱邊界層2) 主流區(qū)的定義邊界層以外,粘性不起作用,速度梯度可視為零的區(qū)域,稱為外流區(qū)或主流區(qū)3) 邊界層的厚度 4) 邊界層概念提出的意義三、邊界層概念2、邊界層發(fā)展（1）流體在平板上的流動流體在平板上邊界層厚度的計算滯流邊界層厚度

3、的計算：湍流邊界層厚度的計算：三、邊界層概念2、圓管內(nèi)的邊界層三、邊界層概念停滯點分離點壓強最低，流速最大3、邊界層分離1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力流體在管內(nèi)的總阻力損失，單位：J/kg流體在直管內(nèi)的阻力損失流體在管內(nèi)的局部(彎頭、三通、閥門等）阻力損失注意：直管阻力與局部阻力的概念！1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力流體在管內(nèi)的總壓強降 單位：Pa流體在直管內(nèi)的壓強降 流體在管內(nèi)的局部壓強降 注意：壓強降與壓強差的區(qū)別！1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力壓強差：何種情況下：1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力1、阻力損失計算通式：受力分析得：其中 所以 根據(jù)柏努利方程有： 所以 1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力1、阻力損失計算通式：進一步變形得：所以：直管阻力計算通式也稱為：范寧摩擦公式摩擦系數(shù)，無因次，與流動形態(tài)有關(guān)1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力1、阻力損失計算通式：直管阻力計算通式（范寧摩擦公式）：或1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力2、管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響（1）人工粗糙（2)絕對粗糙度（3）相對粗糙度1-5 流體在管內(nèi)的流動阻力3、滯流時的摩擦系數(shù)（1）滯流時流體在圓管內(nèi)的速度分布公式（2）滯流時摩擦系數(shù)的計算rdrp1p2Rl1-5 流體在管內(nèi)的流動阻