粘性流体的一维流动.ppt

第四节管道进口段中粘性流体的流动第四节管道进口段中粘性流体的流动圆管进口段的流动层流:希累尔一、入口段(边界层相交之前的管段L*)L*＝0.2875dRe{布西内斯克L*＝0.065dRe兰哈尔L*＝0.058dRe紊流:L*≈（25～40）dL*(层流)L*（紊流）L*经验公式第四节管道进口段中粘性流体的流动二、充分发展的流动(入口段以后的流动)第五节圆管中的层流流动一、圆管有效截面上的切应力分布.取微体：如图.半径,长中心线和轴重合.受力分析端的切向力和侧面的法向力在流动方向投影为零.重力，无惯性力第五节圆管中的层流流动3.在方向上的平衡方程.由：；不随r变化方程两边同除得：粘性流体在圆管中作层流流动时，同一截面上的切向应力的大小与半径成正比注：此式同样适用于圆管中的紊流流动对水平管道在管壁上由前述代如上式得：没有负号第五节圆管中的层流流动根据牛顿内摩擦定律：对r积分，得当r=r0时，vl=0边界条件旋转抛物面第五节圆管中的层流流动二、速度分布.三、最大流速:旋转抛物体的体积等于它的外切圆柱体体积的一半，四、平均流速:第五节圆管中的层流流动圆管中的流量：对于水平圆管，五、流量:哈根一泊肃叶公式第五节圆管中的层流流动由前述沿程损失公式：及得：可见，层流流动的沿程损失与平均流速的一次方成正比六、达西公式:第五节圆管中的层流流动因沿程损失而消耗的功率：动能修正系数：动量修正系数：对水平放置的圆管此式对于圆管中粘性流体的层流和紊流流动都适用七、其它系数:第六节粘性流体的紊流流动一、紊流流动时均值时均速度脉动速度瞬时速度同理时均参数不随时间改变的紊流流动称为准定常流动或时均定常流瞬时轴向速度与时均速度图二、雷诺应力定义：流体质点在相邻流层之间的交换，在流层之间进行动量交换，增加能量损失普朗特的混合长假说：—做混合长度脉动速度示意图第六节粘性流体的紊流流动与μ不同，它不是流体的属性，它只决定于流体的密度、时均速度梯度和混合长度第六节粘性流体的紊流流动第六节粘性流体的紊流流动三、圆管中的速度分布和沿程损失区划：如图1.圆管中的紊流区划，粘性底层，水力光滑与水力粗糙2)速度分布圆管中紊流与层流的速度剖面或3)粘性底层——管径——沿程损失系数第六节粘性流体的紊流流动水力光滑水力粗糙管壁粗糙凸出部分的平均高度叫做管壁的绝对粗糙度(ε)ε/d称为相对粗糙度δ＞ε光滑管δε粗糙管4)水力光滑与水力粗糙2.圆管中紊流的速度分布1)紊流光滑管或：——切应力常数第六节粘性流体的紊流流动2)紊流粗糙管3.圆管中的沿程损失紊流光滑管紊流粗糙管第七节沿程损失的实验研究一、实验1.目的：原理和装置：用不同粗糙度的人工粗糙管，测出不同雷诺数下的，然后由算出.3.结果分析：第七节沿程损失的实验研究尼古拉兹图可分为五个区域：I.层流区II.过渡区III.湍流光滑区IV.湍流过渡粗糙区V.湍流完全粗糙区尼古拉兹实验曲线I.层流区(Re2000)对数图中为一斜直线II.过渡区(2320＜Re＜4000)情况复杂，无一定规律III.湍流光滑区（4×103＜Re＜105）尼古拉兹经验公式(105＜Re＜3×106)λ=0.0032+0.221Re-0.237通用卡门一普朗特公式第七节沿程损失的实验研究IV.湍流过渡粗糙区λ=f(Re,ε/d)洛巴耶夫公式V.湍流平方阻力区λ=f(ε/d)第七节沿程损失的实验研究二、莫迪图(用于计算新的工业管道)第七节沿程损失的实验研究[例]沿程损失：已知管道和流量求沿程损失求：冬