雷诺数 运动粘度 动力粘度介绍.doc

雷诺数介绍：Reynolds number定义1：在流体运动中惯性力对黏滞力比值的无量纲数Re=UL/ 。其中U为速度特征尺度，L为长度特征尺度，为运动学黏性系数。 雷诺数（Reynolds number）一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示，Re=vd/，其中v、分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度。例如流体流过圆形管道，则d为管道直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流，也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。例如，对于小球在流体中的流动，当Re比“1”小得多时，其阻力f=6rv（称为斯托克斯公式），当Re比“1”大得多时，f=0.2r2v2而与无关。) V( ?$ S+ # k x:测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。7 H$ H/ q e2 d9 z7 O$ 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。; h& j- I# j& / _ 4 u. Q2 a! / k9 _式中的动力粘度用运动粘度来代替，因，则 C H C5 t2 l0 式中：) j7 8 z& r* E: n 流体的平均速度；l- G5 , Q4 l7 c1 k l流束的定型尺寸；l0 o9 c8 V7 R% j0 N& w 、一一在工作状态；流体的运动粘度和动力粘度l% LO9 ! z 被测流体密度；l( U; ) - z& 9 l- L; y+ X* R+ S由上式可知，雷诺数Re的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。9 ?( D3 0 I: A( D; 用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径(D)，则$ : w, d7 _ y/ 3 i4 H5 w) F(用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。当量直径等于水力半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管道戳面积与周长之比所以长和宽分别为A和B7 |0 & q# t0 $ h4 B, E的矩形管道，其当量直径 对于任意截面形状管道% _/ o: GQ/ A. : v! 的当量直径，都可按截面积的四倍和截面周长之比计算，因此，雷诺数的计算公式为% zf) p7 雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数Re2000为层流状态，Re4000为紊流状态，Re20004000为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律流速的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速与最大流速max的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。下图表示光滑管道的雷诺数ReD与速度比V/Vmax的关系。8 z4 f; L: J, c) P,光滑管的管道雷诺数Rep与速度比V/Vmax的关系 I0 S- i6 M/ t: oS! A6 z$ h2 a试验表明，外部条件几何相似时(几何相似的管子，流体流过几何相似的物体等)，若它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的(流体动力学相似)。这一相似规律正是流量测量节流装置标准化的基础。可见，雷诺数确切地反映了流体的流动特性是流量测量中常用的参数6 & ; R# Q4 k4 F1 + S M雷诺数的流量表达式为：/ m; N2 x+ G0 d% BM被测介质的质量流量kgh：1 3 6 Q B! d3 o) n, fQ被测介质的容积流量mh； U7 H( w: D* _/ D管道内径mm；D7 i1 g; Y1 G4 s& O s0 v工作状态下被测介质的动力粘度PaS- g2 w( B6 Q% j N+ Q kp工作状态下被测介质的运动粘度m2/s) S0 Dr3 n5 s+ U! E( |5 c式中的常数值，依式中各参数的单位不同而异。当采用非式中指定的单位时，常数值应作相应的修正。* t2 b( * P: A p在使用雷诺数时，应注意其对应的定型尺寸。一般在给出的雷诺数Re的右下角注以角码，表明对应的定型尺寸。在节流装置的标准中，对管道直径D而言的雷诺数记作ReD，而对节流元件孔径d而言的雷诺数记作Red，两者的关系式为ReDRed，式中的为分流元件的直径比，即d/D，使用时应注意。粘度介绍：动力粘度：面积各为1并相距1m的两层流体，以1m/s的速度作相对运动时所产生的内摩擦力。单位：Ns/(牛顿秒每米方）既PaS(帕秒) 表征液体粘性的内摩擦系数，用表示。 常见液体的粘度随温度升高而减小，常见气体的粘度随温度升高而增大。运动粘度英文译名： Kinetic viscosity运动粘度即液体的动力粘度与同温度下该流体密度之比。单位为(m2)/s。用小写字母v表示。注：曾经沿用过的单位为St（斯）St（斯）和(m2)/s的进率关系为：1(m2)/s=104St=106cSt。（其中“cSt”读作“厘斯”）将流动着的液体看作许多相互平行移动的液层, 各层速度不同,形成速度梯度(dv/dx),这是流动的基本特征.粘度定义:将两块面积为1m2的板浸于液体中,两板距离为1米,若加1N的切应力,使两板之间的相对速率为1m/s,则此液体的粘度为1Pa.s。 牛顿流体：符合牛顿公式的流体。 粘度只与温度有关，与切变速率无关， 与D为正比关系。 非牛顿流体：不符合牛顿公式 /D=f（D），以a表示一定（/D）下的粘度，称表观粘度。运动粘度表示液体在重力作用下流动时内磨擦力的量度，其值为相同温度下的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以米2/秒表示。习惯用厘斯（cSt）为单位。1厘斯=10-6米2/秒=1毫米2/秒。不同流体的粘度差别很大。在压强为101.325kPa、温度为20的条件下，空气、水和甘油的动力粘度和运动粘度为： 空气 =17.910-6 Pas， v=14.810-6 m2/s 水 =1.0110-3 Pas， v=1.0110-6 m2/s 甘油 =1.499Pas， v=1.1910-3 m2/s在流体力学的许多公式中，粘度常与密度以的组合形式出现，故定义v，由于v的单位米2秒中只有运动学单位，故称运动粘度。运动粘度表示液体在重力作用下流动时内磨擦力的量度，其值为相同温度下的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以米2/秒表示。习惯用厘斯（cSt）为单位。1厘斯=10-6米2/秒=1毫米2/秒。内燃机油的低温动力粘度是预示发动机在低温条件下能否顺利启动的粘度指标,该粘度以冷启动模拟机(CCS)测试,在同一种低温条件下,测出的该粘度值越小,说明机油的冷启动性能越好。在工程中,常常将流体的动力粘度与其密度的比值称为运动粘度,即运