流动阻力及能量损失—圆管中的层流及紊流（流体力学）.pptx

01圆管中的层流

l层流现象

目录l切应力分布

l流速分布

contents

02圆管中的紊流

l紊流的时均化

l紊流结构

l速度分布

l水力光滑管与粗糙管

l切应力分布

01圆管中的层流

1.层流与紊流现象

农业滴灌毛轴承润滑油

细管中水流的流动

电厂中的

地下水流体流动

的流动

2.切应力分布

dr

层流各流层质点互不掺混，对于圆管来说，各层质点r

沿平行管轴线方向运动。与管壁接触的一层速度为零，管

轴线上速度最大，整个管流如同无数薄壁圆筒一个套着一

个滑动。各流层间剪应力服从牛顿内摩擦定律，即满足：

h2

rf0（）r

gJJ4-6d0u

2lgr0r

r:圆管的横截面半径，m；

J：水力坡度，为管道单位长度上的沿程水头损失；

r0:圆管内壁处的半径，m；

umax

0：圆管内壁处的切应力，m；

图4-5圆管层流的切应力和流速分布

l：管长，m。

3.流速分布

gJ2

u(rr)(47)

0r0u

4dr

流速分布是一个以管轴线为中心线的旋转抛物面，管壁出

流速为零，管轴线上流速最大，如图1所示，当r=0时：

gJ2

ur(48)

max0umax

4图1圆管层流的切应力和流速分布

圆管的平均流速V的数学表达式为：1

Vumax

QgJ221

Vr(49)