流体流动2资料

7第四节流体流动现象FLUID-FLOWPHENOMENAyFyOx式中μ——粘性系数或动力粘度，简称粘度。T=du.所以，粘度越大，流体流动时生产的内摩擦力也越大。7或「]Nmm2 sm s s(2)对气体，一般不考虑(除极高或极低压力)mxyMii(2)对分子不缔合液体混合物lg山=xxlg山mii7–F,––F0–F–F,–这已被实验证实。若下层平板固定，给上层平板施一向右的恒力，则上层流体随上层平板向右加速运动。设某时刻有两个分子由中层流体运动到上层流体，则同时必有两个分子由上层流体运动到中层流体，否则流体的密度会发生变化。这就相当于用两个在宏观上没有动量的分子交换了两个在宏观上有动量的分子，从而上层流体动量减少，中层流体动量增加。根据牛顿第二定律，力是动量改变的原因，知上层流体受到一个向左的力，上层流体加速度减小；中层流体受到一个向右的力，中层流体开始加速运动。上层流体动量的减少等于中层流体动量的增加，所以这两个力是流体内部一对作用力与反作用力，称为内摩开始上层流体左向力不足于平衡右向力，随着速度差的增大，动量交换也增大，上层流体左向力也增大。当左向力与右向力平衡时，上层流体开始匀速运动，同时中层流体也开始匀速运动，否则速度差改变。下层流体因下层平板固定而静止，平衡时各流体层所受之力相等。从上述分析可知，内摩擦力与速度差成正比。另外，分子间力也是内摩擦力产生的原因之一，因为这样才能解释温度对粘度的影响。高时，体积递增加比例较大；液体分子间力下降比例较大，而分子的动量传递增加比例较小。227m2m2m2.s所以，流体流动过程也称为动量传递过程，牛顿粘性定律就是定量描述动。定律的流体，如泥浆、高分子溶液等。流体质点只有轴向运动(层流或滞流)。流体质点除有轴向运动外，还有径向运流体质点除有轴向运动和径向运动外，还相互碰撞和混合。(湍流或紊流)2．雷诺准数(雷诺数)(ReynoldsNumber)山湍流过渡流区(缓冲层)湍流主体区(湍流核心)(1)层流：轴向运动(稳态流动)(2)湍流：脉动(非稳态流动)uiui9197i999ii999i211(1)层流：抛物线分布，u=0.5umaxmax(2)湍流：阻力来自内摩擦力和碰撞及混合，即阻力为摩擦应力与湍流应(1)边界层：壁面附近存在速度梯度的流体层。一般取边界层外缘的流速s764.64xup64.64xupxRe0.5xxxxxx(2)直管内：流体须经一定的距离才能形成稳定的边界层。由于总流量不变，中心流速增加。边界层占据整个管截面。db.湍流：层流底层厚度：b=d擦应力与湍流应力之和)与形体阻力之和。7第五节流体流动阻力FLUID-FLOWFRICTION当流体在管道中流动时，相邻流体层之间的内摩擦力由于阻碍流体流动，也称为流动阻力或摩擦阻力。该流动阻力使一部分机械能转化为热能，这部分机械能称为能量损失。又由于能量损失用于克服流动阻力，所以能量损失也称失=阻力=xhf直管阻力Skinfriction(h)，(等径)直管f阻力(xh)f局部阻力Formfriction(h,)，管件、阀门、进出口等f1p22p2ffpp又由x方向上的力平衡，得几得1424编p4lTh==hfpdpddpTpx12llT=dpu2pu2pu2pu21p22p2ff12p几几几14244p7yy2Tldp1u12dpdp21dpf1221dpdp管dbb令则令则rdA7lrlrrRrxppxpp212dr2r所以又sr4山lArVsrRVs=Vs)，得而而所以所以d2d山64入=——层流摩擦系数RRrdr7设pNkgmskgdimpL1MT2(dimension)[l]mdimlLs[]dimL3Mjk1 pKlbdukqu2dd7pdukqlu2所以2Kdpdukqlu2dd2dfd2则hplufd2ddddfd2Re0.25b.顾毓珍公式(yu预)2d7d/4Ae 4dddd2d2)e(dd)21de(dd)2112f2c7ep.p.z22p2gz+11ppgz+11ppgz+11p23p2112定义：当流体由管嘴或孔口喷射到充满静止流体的无限空间时，形成的流体流特点：在自由射流中，由于流动流体分子与静止流体分子的碰撞，造成流动流体分子动量的损失，但同时也使静止流体分子获得动量，动量的总和是不变的。因此，若不考虑位能的影响，沿射流轴线方向的压力也保持不变。V而u=s=0,=1,p=p,z=z(特例)3Ae32323以gz+1+1=gz+以gz+1+1=gz+2+入..+21p22pd22所以截面取在管出口内侧和外侧是等价的，且管出口外侧的压力为大气压。从而gz+2+2+入..=gz+3+从而gz+2+2+入..=gz+3+3+入..+.22p2d23p2d22所以2=3所以2=3+3pp2所以取内侧知道速度不知道压力，取外侧知道压力不知道速度，所以都是7式中l——当量长度，即其阻力与局部阻力相等的直管长度，m。eed由得由得f12f解：由hfd22dhufl7第六节管路计算简单管路pu222hpu222h2f122hh得uRe…1图1272i1if解：由hfd21图1272i1i由由得而721f2p2f2p2fd2usd个,uJ,WJ,操作费J，设备费个hh2最适宜管径：使设备费与操作费之和的总费用最小的管径，应通过经济核子规格(P357)进行园整。园整后需反算流速以校核在经济流速范围内，否则7路1AAB2xh=xhf1f2fdd2爪2d5d5dVi得V=iei得V=iei一般要试差sixn入(ll)j=1jej2f12p2f2422s411222山c/d111入1入2u上述方法适用已运行的系统，进行管路设计时，则要以阻力最大的支管来确定所要输送设备的有效功率，阻力小的支管则用阀门来增加阻力。pp7第七节流量测量一、测速管(皮托管，Pitottube)p1pp11p2(同一时刻不同流体质点的流动方向线)：gz+1+1=gz+2+2+h1p22p2f得ppp2p12(2(pp)21p=22R(pp)g0pmaxmaxu.max二、孔板流量计p2ddd0得pu2pu21+1=2+2p2p21=2令则1=2令则a