第五章 粘性流体流动及阻力new.ppt

1、第1，5章粘性流体流动和阻力，任务：1。流动阻力的原因，2 .流动状态，3 .层流和湍流，4 .流动阻力问题。内容：第一节流动阻力分类第二节粘性流体的两种流动状态第三节油层和管流起始段的概念第四节管的层流运动第五节缝隙流第六节管的湍流运动第七节不可压缩流体流动物体移动，第二、第五章粘性流体流动和阻力，第一节流动阻力分类1，路径阻力和路径损耗阻力是指流体在流横断面中不发生变化。、由此产生的能量损失称为距离损失。2，局部电阻和局部损耗局部电阻是流体通过局部装置(如阀门、弯头、截面突然变化的流道等)时在急变流中发生的电阻。由此产生的能量损失称为局部损失。3，第一流动阻力的分类，hf，hj，hw=hf

2、 hj，hw=hf hj，4，第二粘性流体的两种流动状态，1，雷诺实验目的：研究流动模式观测hf。原则：1。黑水和透明的水同时流入透明的管道。2.伯诺里方程。装置：5，第二粘性流体的两种流动状态，1，雷诺实验阶段：1。阀5的开度从0到最大，观察流动模式并测量HF，V。2.阀5的开口度从最大值到0观察流动模式，并测量HF，V。结果：湍流，层流，6，2节粘性流体的两种流动状态，1，雷诺实验，hf=kvm，层流，m=1。湍流，m=1.752。层流，湍流，过渡区域，7，1883年，雷诺实验表明，管内恒定流的流动转换是雷诺数，D是管直径，V是剖面平均流速，流体的运动粘性系数。实际流体流动呈现两种不同形式

3、的原因是扰动因素和粘性稳定作用之间的比较和对立的结果。对于圆管中的恒定流，很容易理解。d减少、V减少、三种方法都有助于稳定流。综上所述，小雷诺数流趋于稳定，但大雷诺数流稳定性差，容易产生湍流现象。2节粘性流体的两种流动状态，8，双节粘性流体的两种流动状态，10，湍流发生，湍流发生机制非常复杂，下面有粗浅的说明。层流稳定性损失(雷诺数达到临界雷诺数)，扰动在一个油层上产生小波，流速恶化波动幅度，侧向压力差和剪切应力的复合作用形成旋涡，涡流通过升力上升，形成流体层之间的混合，引起新扰动，双节粘性流体的两种流动状态，11，粘性稳定速度是墙的法线方向从0增加到0.99u时的距离，由表示的涂层厚度定义。

4、Rex=ux/，14，3级涂层概念，涂层分离，15，4级管的层流，本节介绍了粘性不可压缩粘性流体在等直管中的恒定层流流动规律。速度分布流和平均流速内摩擦应力分布是路径损耗，16，4节管中的层流流，1，速度分布，在直管中的流总是被挤压渡边杏的，因此微圆圆柱以一定的速度进行直线运动。Fx=0。，17，4节管中的层流，1，速度分布，(3)行驶阻力；(4)管壁剪切应力0和每km管长度的水头损失。解决方案：(1)，(2)，24，补充实例1=850kg/m3，v=1.810-5m2/s油，管道直径为100mm的管道上的平均速度(2)(3)行驶阻力；(4)管壁剪切应力0和每km管长度的水头损失。解决方案：(

5、3)，(4)，25，补充案例2，应用管粘度计测量油粘度，已知管直径d=6mm，段长度l=2m测量实测油的流量Q=77cm3/s，水银压力计的读数hD=测试油的运动粘度。求解3，3360热管测量段前、后截面能量方程，对流动层流、因此湍流的各种物理量采用统计平均值的处理方法，将瞬时物理量视为平均量和脉动量的总和。例如，1 .有多种方法对脉动现象和时平均概念进行统计平均化。时间，空间都可以平均，一般采用时间平均法。6节管的湍流流动，27，在平均瞬时量的情况下，所采取的周期T必须远远大于脉动量的振动周期，并且要远远小于与流动相关的时间区域的规模，这样才能在空间和时间点定义平均量。湍流流场各物理量的平均

6、值一般随时间而减慢(相对于脉动量的变化)，如果不随时间变化，则可以称为“常数”湍流。第6节管的湍流流动，1 .脉动现象和时均化的概念，28，2，湍流的切向应力，流体微团的脉动在时间平均流中产生了新的应力，现有的粘性应力仍然存在。第6节管的湍流流动，29，湍流径向实验理论混合长度理论，混合长度理论是寻找雷诺应力与平均流速关系的最基本的径向实验理论。混合长度理论假定微团垂直移动L1，然后与相邻流动层混合，类似于分子运动的自由距离。2，湍流的剪切应力，30，层流，湍流，湍流完全发展时，所有流动的总剪切应力，2，湍流的剪切应力，31，3，水力无缝管道和水力粗糙管道，32，4，圆管湍流速度33，4，管N

7、=1/61/10时，n=1/7时层流，34，5，管层流和湍流的比较，层流湍流特性层流脉动路径损失沿hfv hfv1.752速度的二次抛物线对数或金志洙曲线应力线性1线性1 2动能系数21动量系数4层流状态下流体层流动。湍流中，油层之间除粘性摩擦外，还存在动量交换，导致流动层之间的额外切向应力。雷诺数Re是判断流动模式的标准。将水力直径DH用作特征长度时，具有压力流的临界雷诺数为Rec=2000是。无压力流为Rec=1200。2.在边界条件不变的条件下，流体的流动阻力称为定向阻力，由此产生的能量损失称为定向损失。流体急剧变化边界条件时，阻力称为局部阻力，由此引起的能量损失称为局部损失。36，5章摘要，3。流体通过固体壁时，壁法线方向速度逐渐增加的区域称为涂层，流体在壁