吉林大学工程流体力学第4章 流体在圆管中的流动_第1页
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第4章流体在圆管中的流动,1.流体在固体内部的管中流动和缝隙中流动;2.流体在固体外部的绕流;3.流体在固体一侧的明渠流动;4.流体与固体不相接触的孔口出流和射流。,流体运动按与物体的接触情况分类：,在机械工程方面，涉及最多的就是流体在管路中流动，如机床的润滑系统、汽车发动机的冷却系统，车间的供水、供风、供油及通风除尘设备等。,4.1雷诺实验,19世纪末，英国物理学家雷诺通过实验装置，发现流体在管道中流动时，有两种完全不同的流动状态。,流速很小时，管内液体沿轴向流动，层与层之间、流束之间不互相混杂，流体质点之间没有径向的运动交换，都保持各自的流线运动，这种流动状态称为层流。,流速增大时，颜色水看是动荡，但仍保持完整形状，管内液体仍为层流状态，当到达到某一值时，颜色线开始抖动、分散。这是一种由层流到湍流的过渡状态。,当流速达到一定值时，质点运动曾现一种紊乱状态，质点流动杂乱无章，说明管中质点流动不仅仅在轴向，在径向也有不规则的脉动现象，各质点大量交换混杂，这种流动状态称为湍流或紊流。,4.1.1层流和湍流,实验测得VkVk,能否用速度界定流体的流动状态？,1.层流是一种不稳定的流动状态。,4.1.2流动状态的判定,用不同的流体在相同直径的管道中进行实验，所测得的临界速度各不相同。,用同一种流体在不同直径的管道中进行实验，所测得的临界速度也不相同。,流体的流动状态与管径有关。,流体的流动状态与流体物理属性有关,雷诺实验,2、雷诺数,Re13800时，管中流动状态是紊流；Rez1，因此,V2V1，qV2qV1,例5：管路接个测压管，问：阀门开度加大，h如何变化？,解：列1、2断面的伯努利方程，有,阀门开度加大，即V增加，所以h增加。,例6:如图，当阀门k开大，h如何变化？,解：列1、2断面伯努利方程,z不变，V、qV均增大，因此h下降。,例7：1、图示管路，发现qV1变大了，问qV2怎样变？2、在管路上加个阀门k，当阀门开大，qV1怎样变？,解：1、图中为并联管路，根据题意，可列方程如下：,2、由方程组,qV增加了，只能qV1、qV2同时增加。,由前面讨论知，qV1、qV2同时增减，所以当阀门开度加大,4.7.1水击的物理过程,水击波传播,4.7.2水击压强和水击波的传播速度,式中:c水击波的传播速度。,这就是水击波在液体中的传播速度公式，也称为儒科夫斯基公式。,4.7.3防止水击危害的措施,1、间接水击：阀门缓慢关闭；2、过载保护：采用安全阀、蓄能器；3、减小管路长度和增加管道的弹性；,本章小结:1、雷诺实验2、圆管中的层流流动3、圆管中的湍流流动4、圆管中的沿程阻力5、圆管中的局部阻力6、管
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