7-第三节流体在管内的流动阻力

1、备课时间授课时间授课课时2授课形式讲授授课章节名称A章流体流动 第三节流体在管内的流动阻力教学目的1、流体阻力的表现和来源。2、流体的粘度。3、混合物的粘度。4、雷诺实验。5、流体流动的类型。6、流动的类型的判定。教学重点1、流体的粘度的定义。2、流体的粘度的单位及换算。3、雷诺实验。5、流动的类型的判定。教学难点1、流体的粘度的定义。2、流动的类型的判定。教学方法讲解 练习使用教具多媒体教学平台板书设计主要教学内容及步骤复习：柏努利方程式引入：前面曾经指出，流体流动时会遇到阻力。流体阻力的大小与流体的动力学性质(粘 度)以及其他因素有关。新课：流体的粘度板书：一、流体的粘度1、流体阻力的表现

2、和来源表现：简单的实验来观测流体阻力的表现，如图 1-16所示由实验可知，存在流体阻力致使静压能下降。阻力越大，静压强下降就越大。 静压强下降就是流体阻力的表现。来源：流体流过管内时，由于流体对管壁有附着力，因此壁面粘附一层静止的流体。 同时，在流体内部，分子间存在吸引力。所以，当流体流动时，造成流体各层流速 差异而发生各层间相对运动。所以，流体在圆管内流动时，实际上是被分割成无数 极薄的圆筒，一层套着一层，各层以不同的速度向前运动。(1)流体在管内流动时，流速快的流体层对相邻的流的较慢的流体层产生一种牵 引力，而流速慢的一层则产生一种阻碍力。所有层与层之间的阻碍力形成流体阻力 这种流体阻力，

3、是由于层与层之间的作用，在流体内部发生的，故称为内摩擦力。 内摩擦是产生流体阻力的根本原因。潦他在凰曾M号五流勒示意图(2)此外，当流体流动激烈呈紊乱状态时，流体质点流速的大小与方向发生 急剧的变化，质点之间相互激烈地交换位置，这种运动的结果，也会损耗流体的机 械能，而使流体阻力增大。可以说，流体流动状况是产生流体阻力的第二位原因。(3)管壁粗糙程度和管子的长度、直径均对流体阻力的大小有影响。2、流体的粘度定义：决定流体内摩擦力大小的物理性质称为粘性。衡量流体粘性大小的物理量称为粘度，用符号n表小。实验证明：对于一定的液体，两块板的相对速度 u越大，板面积A越大，两板间的 距离y越小，则所需要

4、外加的作用力 F就越大，也就是内摩擦力越大。u与y成直线关系:uyu与y为曲线关系:（;y）r -内摩擦应力或剪应力N/m2N-比例系数，或粘滞系数、动力粘度，简称为粘度。粘度的物理意义：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力粘度的单位：SI制：Pa.s；常用单位：cP （厘泊）1cp=0.01p=0.001 Pa.s服从牛顿粘性定律的流体叫牛顿型流体，不服从牛顿粘性定律的流体叫非牛顿型流体本书只讨论牛顿型流体。3、混合物的粘度混合物的粘度一般用实验方法测定其数值，如缺乏实验数据，可用经验公式计 算。（1）常压气体混合物粘度计算式yi iMii2yiMi 12式中常压气体混合物的绝对粘度；yi混

5、合气i组分的摩尔分数；Mi i组分的摩尔质量；口一一与混合气相同温度下，i组分纯态时的粘度二、总结学生要理解流体阻力的产生掌握粘度的定义复习：1、流体阻力的产生2、粘度的定义引入：上面讨论过，影响流体阻力的因素，除了流体的粘度外，还有流体流动状况等。板书：一、流体的流动类型1、流体的流动类型的实验雷诺实验用下图所示的装置图卜消后恻需忖睡也可以直接观察到流体的流动类型和各种有关因素对流动类型的影响。这个实验 由雷诺首先进行，故称为雷诺实验。现象：层流时，玻璃管内水的质点沿着与管轴平行的方向作直线运动，不产生横向运 动，从细管引到水流中心的有色液体成一条直线平稳地流过整玻璃管。若逐渐提高 水的流速

6、，有色液体的细线出现波浪。速度再高，有色细线完全消失，与水完全混 为一体，此时即为湍流。显然，湍流时，水的质点除了沿管道向前运动外，还作不 规则的杂乱运动，且彼此相互碰撞与混合。质点速度的大小和方向随时间而发生变 化。板书：2、流体流动的类型实验表明，流体在管道中的流动状态可分两个类型：(1) 层流(滞流)：质点始终沿着与管道中心线相平行的方向流动。(2) 湍流(紊流)：质点作不规则运动，流体整体的流向虽不变，但质点 的运动速度的大小与方向都随时发生变化。板书：3、流动类型的判定在不可观察的管道中，流速u、管径d、密度p、粘度以多方面因素决定雷诺准数的定义：Re=dup / 11;流型的判断:Re <2000 滞流Re >4000 湍流Re=2000 s4000 过渡流板书：4、当量直径如果流体流通的截面非圆形，Re计算式中的d应用当量直径de代替。流通截面积de 4 湿周边长度如流通截面是axb的矩形则当量直径为, 4ab 2ab de 2( a b) a b2_