層流、紊流及其能量損失1

層流、紊流及其能量損失第六章

層流紊流及其能量損失研究對象能量損失以不可壓縮流體的管流為主臥式水泵及其管路第六章

層流紊流及其能量損失能量損失第六章

層流紊流及其能量損失能量損失第六章

層流紊流及其能量損失研究內容能量損失流體的粘性流動的狀態(tài)層流紊流流速壓力流體種類幾何尺寸……粘性流動的規(guī)律與能量損失6-1層流與紊流的概念6-2均勻流的沿程損失6-4紊流流動的特征6-5紊流的沿程損失6-6流動的局部損失6-3圓管中的層流流動第六章

層流紊流及其能量損失6-7邊界層與繞流阻力2學時2學時2學時第六章

層流紊流及其能量損失研究方法求證—結論（分析綜合—經驗公式）觀察—提問假設—實驗實驗流體力學第六章

層流紊流及其能量損失層流與紊流的概念兩種流態(tài)：層流laminarflow、紊流Turbulentflow

一、雷諾實驗特點：層流——層狀運動，有序；紊流——摻混運動，無序（擬序），致聲；觀察到流動的兩種形態(tài)流動的能量損失第六章

層流紊流及其能量損失兩種損失：沿程阻力（損失）、局部阻力（損失）第六章

層流紊流及其能量損失（1）ab段，層流，直線斜率為1，二、流態(tài)判別（2）ef段，紊流，直線斜率1.75—2.0，（3）bce段，過渡區(qū)，不穩(wěn)定，

取決于初始條件與外界擾動大小下臨界速度上臨界速度1、流態(tài)變化線

2、雷諾數第六章

層流紊流及其能量損失

實驗發(fā)現：臨界速度大小與管徑和流體的運動粘度有關

（1）上臨界雷諾數

（2）下臨界雷諾數（3）下臨界雷諾數是常數雷諾數3、圓管流態(tài)判斷紊流層流第六章

層流紊流及其能量損失4、非圓管流態(tài)判斷

（2）濕周——斷面上固體邊界與流體接觸的周長，

（1）特征量——描述運動的某一屬性、相對獨立的量。例如管流的平均流速和管徑、縫隙流里的平均流速和縫隙高度。

（3）水力半徑R

（4）水力直徑dH濕周

（5）非圓管雷諾數ReH第六章

層流紊流及其能量損失

（6）例題：P133層流：粘性力起主導作用第六章

層流紊流及其能量損失三、紊流的成因紊流：慣性力起主導作用發(fā)生條件：1、有初始擾動2、粘性對質點運動的束縛降低

陸士嘉說：流體的本質就是渦，因為流體經不住搓，一搓就搓出了渦。第六章

層流紊流及其能量損失均勻流的沿程損失第六章

層流紊流及其能量損失一、沿程損失與切應力的關系——均勻流方程第六章

層流紊流及其能量損失均勻流基本方程推導伯諾里方程水力坡度第六章

層流紊流及其能量損失是水力半徑，不是管半徑！均勻流基本方程如果是圓管均勻流，會怎樣？二、沿程損失的通用公式第六章

層流紊流及其能量損失第六章

層流紊流及其能量損失達西公式由量綱和諧原理得！！將沿程損失hf的計算轉化為如何確定沿程阻力系數λ的問題。實驗研究表明分層流、紊流兩種情況討論

圓管中的層流流動第六章

層流紊流及其能量損失一、分析層流運動的兩種方法

1、切應力表達式+牛頓內摩擦定律第六章

層流紊流及其能量損失圓管的水力半徑不是r,是r/2xy第六章

層流紊流及其能量損失

2、NS方程+層流特點（1）只有軸向運動建立坐標系（2）定常流動（3）不可壓縮流動（4）速度分布的軸對稱（5）等徑管路壓強變化的均勻性（6）管路中質量力不影響其流動性能第六章

層流紊流及其能量損失二、斷面流速分布特征當r=0,管軸上的速度有最大值，故第六章

層流紊流及其能量損失注意到在邊壁r=r0處u=0的邊界條件，對上式積分得到

第六章

層流紊流及其能量損失（1）流量（2）平均速度（3）最大速度（4）修正系數三、沿程損失與沿程阻力系數第六章

層流紊流及其能量損失結論1、層流流動的沿程損失與斷面平均流速的一次方成正比2、圓管層流的沿程損失系數λ與雷諾數Re成反比，與圓管邊壁的粗糙度ks

無關第六章

層流紊流及其能量損失例題解功率計算公式沿程損失計算判斷流態(tài)沿程損失系數平均速度體積流量第六章

層流紊流及其能量損失層流應用——哈根-泊肅葉定律第六章

層流紊流及其能量損失（1）層流流量（2）工業(yè)用粘度計

d、l、h、V均一定，k為儀器常數，只需測試時間t即可第六章

層流紊流及其能量損失

正常情況下，血液流動是層流。一般Re小于1200，主動脈中Re=3400時仍然是層流發(fā)生病變時，變成紊流（3）最簡單的血液流動

聽診器+測量血壓第六章

層流紊流回顧1、雷諾數與管流流態(tài)判斷紊流層流2、水力直徑或半徑

（1）濕周

（2）水力半徑R

（3）水力直徑dH3、均勻流基本方程4、達西公式圓管中的層流流動第六章