層流、紊流及其能量損失1

層流、紊流及其能量損失第六章

層流紊流及其能量損失研究對(duì)象能量損失以不可壓縮流體的管流為主臥式水泵及其管路第六章

層流紊流及其能量損失能量損失第六章

層流紊流及其能量損失能量損失第六章

層流紊流及其能量損失研究?jī)?nèi)容能量損失流體的粘性流動(dòng)的狀態(tài)層流紊流流速壓力流體種類幾何尺寸……粘性流動(dòng)的規(guī)律與能量損失6-1層流與紊流的概念6-2均勻流的沿程損失6-4紊流流動(dòng)的特征6-5紊流的沿程損失6-6流動(dòng)的局部損失6-3圓管中的層流流動(dòng)第六章

層流紊流及其能量損失6-7邊界層與繞流阻力2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)第六章

層流紊流及其能量損失研究方法求證—結(jié)論（分析綜合—經(jīng)驗(yàn)公式）觀察—提問(wèn)假設(shè)—實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)第六章

層流紊流及其能量損失層流與紊流的概念兩種流態(tài)：層流laminarflow、紊流Turbulentflow

一、雷諾實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：層流——層狀運(yùn)動(dòng)，有序；紊流——摻混運(yùn)動(dòng)，無(wú)序（擬序），致聲；觀察到流動(dòng)的兩種形態(tài)流動(dòng)的能量損失第六章

層流紊流及其能量損失兩種損失：沿程阻力（損失）、局部阻力（損失）第六章

層流紊流及其能量損失（1）ab段，層流，直線斜率為1，二、流態(tài)判別（2）ef段，紊流，直線斜率1.75—2.0，（3）bce段，過(guò)渡區(qū)，不穩(wěn)定，

取決于初始條件與外界擾動(dòng)大小下臨界速度上臨界速度1、流態(tài)變化線

2、雷諾數(shù)第六章

層流紊流及其能量損失

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：臨界速度大小與管徑和流體的運(yùn)動(dòng)粘度有關(guān)

（1）上臨界雷諾數(shù)

（2）下臨界雷諾數(shù)（3）下臨界雷諾數(shù)是常數(shù)雷諾數(shù)3、圓管流態(tài)判斷紊流層流第六章

層流紊流及其能量損失4、非圓管流態(tài)判斷

（2）濕周——斷面上固體邊界與流體接觸的周長(zhǎng)，

（1）特征量——描述運(yùn)動(dòng)的某一屬性、相對(duì)獨(dú)立的量。例如管流的平均流速和管徑、縫隙流里的平均流速和縫隙高度。

（3）水力半徑R

（4）水力直徑dH濕周

（5）非圓管雷諾數(shù)ReH第六章

層流紊流及其能量損失

（6）例題：P133層流：粘性力起主導(dǎo)作用第六章

層流紊流及其能量損失三、紊流的成因紊流：慣性力起主導(dǎo)作用發(fā)生條件：1、有初始擾動(dòng)2、粘性對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的束縛降低

陸士嘉說(shuō)：流體的本質(zhì)就是渦，因?yàn)榱黧w經(jīng)不住搓，一搓就搓出了渦。第六章

層流紊流及其能量損失均勻流的沿程損失第六章

層流紊流及其能量損失一、沿程損失與切應(yīng)力的關(guān)系——均勻流方程第六章

層流紊流及其能量損失均勻流基本方程推導(dǎo)伯諾里方程水力坡度第六章

層流紊流及其能量損失是水力半徑，不是管半徑！均勻流基本方程如果是圓管均勻流，會(huì)怎樣？二、沿程損失的通用公式第六章

層流紊流及其能量損失第六章

層流紊流及其能量損失達(dá)西公式由量綱和諧原理得??！將沿程損失hf的計(jì)算轉(zhuǎn)化為如何確定沿程阻力系數(shù)λ的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)研究表明分層流、紊流兩種情況討論

圓管中的層流流動(dòng)第六章

層流紊流及其能量損失一、分析層流運(yùn)動(dòng)的兩種方法

1、切應(yīng)力表達(dá)式+牛頓內(nèi)摩擦定律第六章

層流紊流及其能量損失圓管的水力半徑不是r,是r/2xy第六章

層流紊流及其能量損失

2、NS方程+層流特點(diǎn)（1）只有軸向運(yùn)動(dòng)建立坐標(biāo)系（2）定常流動(dòng)（3）不可壓縮流動(dòng)（4）速度分布的軸對(duì)稱（5）等徑管路壓強(qiáng)變化的均勻性（6）管路中質(zhì)量力不影響其流動(dòng)性能第六章

層流紊流及其能量損失二、斷面流速分布特征當(dāng)r=0,管軸上的速度有最大值，故第六章

層流紊流及其能量損失注意到在邊壁r=r0處u=0的邊界條件，對(duì)上式積分得到

第六章

層流紊流及其能量損失（1）流量（2）平均速度（3）最大速度（4）修正系數(shù)三、沿程損失與沿程阻力系數(shù)第六章

層流紊流及其能量損失結(jié)論1、層流流動(dòng)的沿程損失與斷面平均流速的一次方成正比2、圓管層流的沿程損失系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re成反比，與圓管邊壁的粗糙度ks

無(wú)關(guān)第六章

層流紊流及其能量損失例題解功率計(jì)算公式沿程損失計(jì)算判斷流態(tài)沿程損失系數(shù)平均速度體積流量第六章

層流紊流及其能量損失層流應(yīng)用——哈根-泊肅葉定律第六章

層流紊流及其能量損失（1）層流流量（2）工業(yè)用粘度計(jì)

d、l、h、V均一定，k為儀器常數(shù)，只需測(cè)試時(shí)間t即可第六章

層流紊流及其能量損失

正常情況下，血液流動(dòng)是層流。一般Re小于1200，主動(dòng)脈中Re=3400時(shí)仍然是層流發(fā)生病變時(shí)，變成紊流（3）最簡(jiǎn)單的血液流動(dòng)

聽(tīng)診器+測(cè)量血壓第六章

層流紊流回顧1、雷諾數(shù)與管流流態(tài)判斷紊流層流2、水力直徑或半徑

（1）濕周

（2）水力半徑R

（3）水力直徑dH3、均勻流基本方程4、達(dá)西公式圓管中的層流流動(dòng)第六章