流體力學(xué)第五章總結(jié)課件

工程流體力學(xué)

第五章

不可壓縮粘性流體

的一元流動(dòng)華僑大學(xué)機(jī)電學(xué)院工程流體力學(xué)

第五章

不可壓縮粘性流體

的一元流動(dòng)華僑1第五章不可壓縮粘性

流體的一元流動(dòng)§5-1粘性流動(dòng)的伯努利方程§5-2流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)§5-3粘性流體的層流§5-4粘性流體的紊流§5-5粘性流體在孔口和縫隙的流動(dòng)§5-6流體潤(rùn)滑理論基礎(chǔ)——液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承第五章不可壓縮粘性

流體的一元流動(dòng)§5-1粘性流動(dòng)的伯努2§5-1粘性流動(dòng)的伯努利方程§5-1粘性流動(dòng)的伯努利方程3由于粘性力的作用,下游的總水頭H2較上游的總水頭H1損失了hw.由于粘性力的作用,下游的總水頭H2較上游的總水頭H1損失了h4或工程實(shí)踐中,常認(rèn)為:時(shí),流態(tài)就屬于紊流;時(shí),流態(tài)就屬于層流.§5-2流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)或工程實(shí)踐中,常認(rèn)為:§5-2流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)5§5－3

粘性流體在圓管中的層流§5－3粘性流體在圓管中的層流6粘性流體在圓管內(nèi)層流的沿程能量損失：粘性流體在圓管內(nèi)層流的沿程能量損失：7§5－4

粘性流體在圓管中的紊流貼近壁面，厚度很小，流態(tài)為層流，速度梯度較大。速度分布較均勻，速度變化平緩常劃入紊流核心區(qū)雷諾數(shù)越大,核心區(qū)流速分布越平均,動(dòng)能修正系數(shù)越接近1§5－4粘性流體在圓管中的紊流貼近壁面，厚度很小，流態(tài)為層8水力光滑與水力粗糙管道內(nèi)壁實(shí)際上是凹凸不平的,其粗糙物凸出的平均高度為Δ,稱為絕對(duì)粗糙度,Δ/d稱為相對(duì)粗糙度.δ

>Δ時(shí),粘性底層掩蓋管壁粗糙物,稱為水力“光滑管”和“水力光滑流動(dòng)”,δ<Δ時(shí),稱為“水力粗糙管”和“水力粗糙流動(dòng)”.ΔΔ水力光滑與水力粗糙管道內(nèi)壁實(shí)際上是凹凸不平的,其粗糙物凸出的9§5－5

粘性流體在孔口和縫隙的流動(dòng)孔口流動(dòng)薄壁小孔厚壁孔短孔細(xì)長(zhǎng)孔縫隙流動(dòng)平板縫隙環(huán)形縫隙圓環(huán)平面縫隙§5－5粘性流體在孔口和縫隙的流動(dòng)孔口流動(dòng)縫隙流動(dòng)10孔口流動(dòng)孔口出流的分類和基本特征孔口邊緣尖銳,液流經(jīng)孔口時(shí)收縮,經(jīng)孔口后繼續(xù)收縮,在C-C處射流截面積最小,流線近似平行,為緩變流,然后射流再擴(kuò)散,無(wú)沿程損失,僅有局部損失.孔口銳利,射流收縮后形成收縮斷面,但由于壁厚大,收縮后又?jǐn)U散并附壁,既有局部損失,又有沿程損失.孔口有一定圓角,射流不能收縮成斷面,出流后主要產(chǎn)生沿程損失,盡管壁厚較小,也視為厚壁孔.孔口流動(dòng)孔口出流的分類和基本特征孔口邊緣尖銳,液流經(jīng)孔口時(shí)收11縫隙流動(dòng)流體微元受力平衡方程帶入邊界條件:平行平板間縫隙流動(dòng)縫隙流動(dòng)流體微元受力平衡方程帶入邊界條件:平行平板間縫隙流動(dòng)12流體力學(xué)第五章總結(jié)課件13平板靜止,流動(dòng)僅由壓差引起.(Poiseuille流動(dòng))無(wú)壓差,流動(dòng)僅由平板相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起.(Couette流動(dòng))平板靜止,流動(dòng)僅由壓差引起.無(wú)壓差,流動(dòng)僅由平板相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起14同心圓環(huán)間縫隙流動(dòng)圓環(huán)間縫隙很小時(shí),可近似看作展開為平行平板間的流動(dòng)同心圓環(huán)間縫隙流動(dòng)圓環(huán)間縫隙很小時(shí),可近似看作展開為平行平板15§5-6流體潤(rùn)滑理論基礎(chǔ)——液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承摩擦狀態(tài)分類滑動(dòng)軸承概述液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承原理液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承基本方程液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承承載能力計(jì)算§5-6流體潤(rùn)滑理論基礎(chǔ)摩擦狀態(tài)分類16相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面會(huì)有磨損,為了改善磨損需要用潤(rùn)滑油對(duì)運(yùn)動(dòng)表面進(jìn)行潤(rùn)滑.按表面的潤(rùn)滑情況將摩擦分為:潤(rùn)滑表面摩擦狀態(tài)分類干摩擦:摩擦面間不加潤(rùn)滑劑,一般金屬f0.15.軸承中不允許存在這種狀態(tài).邊界摩擦:摩擦表面間有一層油膜,f=0.05～0.3.是軸承的最低要求.相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面會(huì)有磨損,為了改善磨損需要用潤(rùn)滑油對(duì)運(yùn)動(dòng)表面進(jìn)17液體摩擦:摩擦面被油層隔開.運(yùn)動(dòng)僅需克服流體粘性力.靜壓f=0.005～0.001動(dòng)壓f=0.001～0.01

混合摩擦液體摩擦:摩擦面被油層隔開.運(yùn)動(dòng)僅需克服流體粘性力.混合摩擦18形成液體潤(rùn)滑的必要條件:兩工作表面必須形成收斂的楔形間隙兩工作表面必須有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且v方向是從大口到小口間隙中必須連續(xù)充滿具有一定粘度的潤(rùn)滑油液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承油膜產(chǎn)生原理形成液體潤(rùn)滑的必要條件:液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承油膜產(chǎn)生原理19工程流體力學(xué)

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的一元流動(dòng)華僑20第五章不可壓縮粘性

流體的一元流動(dòng)§5-1粘性流動(dòng)的伯努利方程§5-2流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)§5-3粘性流體的層流§5-4粘性流體的紊流§5-5粘性流體在孔口和縫隙的流動(dòng)§5-6流體潤(rùn)滑理論基礎(chǔ)——液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承第五章不可壓縮粘性

流體的一元流動(dòng)§5-1粘性流動(dòng)的伯努21§5-1粘性流動(dòng)的伯努利方程§5-1粘性流動(dòng)的伯努利方程22由于粘性力的作用,下游的總水頭H2較上游的總水頭H1損失了hw.由于粘性力的作用,下游的總水頭H2較上游的總水頭H1損失了h23或工程實(shí)踐中,常認(rèn)為:時(shí),流態(tài)就屬于紊流;時(shí),流態(tài)就屬于層流.§5-2流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)或工程實(shí)踐中,常認(rèn)為:§5-2流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)24§5－3

粘性流體在圓管中的層流§5－3粘性流體在圓管中的層流25粘性流體在圓管內(nèi)層流的沿程能量損失：粘性流體在圓管內(nèi)層流的沿程能量損失：26§5－4

粘性流體在圓管中的紊流貼近壁面，厚度很小，流態(tài)為層流，速度梯度較大。速度分布較均勻，速度變化平緩常劃入紊流核心區(qū)雷諾數(shù)越大,核心區(qū)流速分布越平均,動(dòng)能修正系數(shù)越接近1§5－4粘性流體在圓管中的紊流貼近壁面，厚度很小，流態(tài)為層27水力光滑與水力粗糙管道內(nèi)壁實(shí)際上是凹凸不平的,其粗糙物凸出的平均高度為Δ,稱為絕對(duì)粗糙度,Δ/d稱為相對(duì)粗糙度.δ

>Δ時(shí),粘性底層掩蓋管壁粗糙物,稱為水力“光滑管”和“水力光滑流動(dòng)”,δ<Δ時(shí),稱為“水力粗糙管”和“水力粗糙流動(dòng)”.ΔΔ水力光滑與水力粗糙管道內(nèi)壁實(shí)際上是凹凸不平的,其粗糙物凸出的28§5－5

粘性流體在孔口和縫隙的流動(dòng)孔口流動(dòng)薄壁小孔厚壁孔短孔細(xì)長(zhǎng)孔縫隙流動(dòng)平板縫隙環(huán)形縫隙圓環(huán)平面縫隙§5－5粘性流體在孔口和縫隙的流動(dòng)孔口流動(dòng)縫隙流動(dòng)29孔口流動(dòng)孔口出流的分類和基本特征孔口邊緣尖銳,液流經(jīng)孔口時(shí)收縮,經(jīng)孔口后繼續(xù)收縮,在C-C處射流截面積最小,流線近似平行,為緩變流,然后射流再擴(kuò)散,無(wú)沿程損失,僅有局部損失.孔口銳利,射流收縮后形成收縮斷面,但由于壁厚大,收縮后又?jǐn)U散并附壁,既有局部損失,又有沿程損失.孔口有一定圓角,射流不能收縮成斷面,出流后主要產(chǎn)生沿程損失,盡管壁厚較小,也視為厚壁孔.孔口流動(dòng)孔口出流的分類和基本特征孔口邊緣尖銳,液流經(jīng)孔口時(shí)收30縫隙流動(dòng)流體微元受力平衡方程帶入邊界條件:平行平板間縫隙流動(dòng)縫隙流動(dòng)流體微元受力平衡方程帶入邊界條件:平行平板間縫隙流動(dòng)31流體力學(xué)第五章總結(jié)課件32平板靜止,流動(dòng)僅由壓差引起.(Poiseuille流動(dòng))無(wú)壓差,流動(dòng)僅由平板相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起.(Couette流動(dòng))平板靜止,流動(dòng)僅由壓差引起.無(wú)壓差,流動(dòng)僅由平板相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起33同心圓環(huán)間縫隙流動(dòng)圓環(huán)間縫隙很小時(shí),可近似看作展開為平行平板間的流動(dòng)同心圓環(huán)間縫隙流動(dòng)圓環(huán)間縫隙很小時(shí),可近似看作展開為平行平板34§5-6流體潤(rùn)滑理論基礎(chǔ)——液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承摩擦狀態(tài)分類滑動(dòng)軸承概述液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承原理液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承基本方程液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承承載能力計(jì)算§5-6流體潤(rùn)滑理論基礎(chǔ)摩擦狀態(tài)分類35相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面會(huì)有磨損,為了改善磨損需要用潤(rùn)滑油對(duì)運(yùn)動(dòng)表面進(jìn)行潤(rùn)滑.按表面的潤(rùn)滑情況將摩擦分為:潤(rùn)滑表面摩擦狀態(tài)分類干摩擦:摩擦面間不加潤(rùn)滑劑,一般金屬f0.15.軸承中不允許存在這種狀態(tài).邊界摩擦:摩擦表面間有一層油膜,f=0.05～0.3.是軸承的最低要求.相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面會(huì)有磨損,為了改善磨損需要用潤(rùn)滑油對(duì)運(yùn)動(dòng)表面進(jìn)36液體摩擦:摩擦面被油層隔開.運(yùn)動(dòng)僅需克服流體粘性力.靜壓f=0.005～0