《化工原理》第六講 層流與湍流的比較

1、第六講主要內(nèi)容第一章 流體流動(dòng)重點(diǎn)難點(diǎn)1、阻力損失計(jì)算通式3、滯流時(shí)的摩擦系數(shù)2、管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響3、阻力損失計(jì)算通式3、阻力損失計(jì)算通式二、層流與湍流的比較三、邊界層概念1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力一、流體在管內(nèi)流動(dòng)阻力概述1、層流與湍流的比較2、邊界層概念（定義、厚度、流動(dòng)類型）及其分離現(xiàn)象4、流動(dòng)阻力的分類5、壓強(qiáng)差與壓強(qiáng)降的區(qū)別與聯(lián)系1、層流與湍流的比較2、壓強(qiáng)差與壓強(qiáng)降的區(qū)別與聯(lián)系二、層流與湍流的比較湍流1)、雷諾數(shù)流體質(zhì)點(diǎn)是否存在脈動(dòng)現(xiàn)象層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別2)、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方式二、層流與湍流的比較3)、流速分布圖流體在圓管內(nèi)作滯流流動(dòng)時(shí)的速度分布rdrp1p2Rlp2二、層

2、流與湍流的比較流體在圓管內(nèi)作滯流流動(dòng)時(shí)的速度分布表達(dá)式拋物線平均流速最大流速表達(dá)式及其位置位于管子中心處二、層流與湍流的比較3)、層流與湍流流速分布圖層流湍流圓管流速分布：指數(shù)律或?qū)?shù)律圓管內(nèi)的湍流結(jié)構(gòu)4)、流體在直管內(nèi)的流動(dòng)阻力表達(dá)式二、層流與湍流的比較渦流粘度三、邊界層概念1、邊界層的形成1) 邊界層的定義壁面附近存在著較大速度梯度的流體層,稱為流動(dòng)邊界層,簡稱邊界層2) 主流區(qū)的定義邊界層以外,粘性不起作用,速度梯度可視為零的區(qū)域,稱為外流區(qū)或主流區(qū)3) 邊界層的厚度 4) 邊界層概念提出的意義三、邊界層概念2、邊界層發(fā)展（1）流體在平板上的流動(dòng)流體在平板上邊界層厚度的計(jì)算滯流邊界層厚度

3、的計(jì)算：湍流邊界層厚度的計(jì)算：三、邊界層概念2、圓管內(nèi)的邊界層三、邊界層概念停滯點(diǎn)分離點(diǎn)壓強(qiáng)最低，流速最大3、邊界層分離1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力流體在管內(nèi)的總阻力損失，單位：J/kg流體在直管內(nèi)的阻力損失流體在管內(nèi)的局部(彎頭、三通、閥門等）阻力損失注意：直管阻力與局部阻力的概念！1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力流體在管內(nèi)的總壓強(qiáng)降 單位：Pa流體在直管內(nèi)的壓強(qiáng)降 流體在管內(nèi)的局部壓強(qiáng)降 注意：壓強(qiáng)降與壓強(qiáng)差的區(qū)別！1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力壓強(qiáng)差：何種情況下：1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力1、阻力損失計(jì)算通式：受力分析得：其中 所以 根據(jù)柏努利方程有： 所以 1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力1、阻力損失計(jì)算通式：進(jìn)一步變形得：所以：直管阻力計(jì)算通式也稱為：范寧摩擦公式摩擦系數(shù)，無因次，與流動(dòng)形態(tài)有關(guān)1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力1、阻力損失計(jì)算通式：直管阻力計(jì)算通式（范寧摩擦公式）：或1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力2、管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響（1）人工粗糙（2)絕對粗糙度（3）相對粗糙度1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力3、滯流時(shí)的摩擦系數(shù)（1）滯流時(shí)流體在圓管內(nèi)的速度分布公式（2）滯流時(shí)摩擦系數(shù)的計(jì)算rdrp1p2Rl1-5 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻