第七章粘性管流要点分析.pptVIP

第二节 一元流动基本方程 仍用平均流速的流动模型，则动量增量为： 由动量定理得 实际流速的不均匀分布使上式存在着计算误差，为此以 动量修正系数α0来修正。α0定义为实际动量和按照平均流速 计算的动量的比值。 第二节 一元流动基本方程 α0取决于断面流速分布的不均匀性，一般α0=1. 05～1.02， 通常取α0=1。考虑了流速的不均匀分布，动量方程可写为: 对不可压缩流体： 第二节 一元流动基本方程 ② 动量方程的求解 动量方程为矢量方程，求解时可写成在直角坐标系中 的分量式： 第二节 一元流动基本方程 ③ 重力G，方向向下，作用于流体段的重心， 。 两断面所受的压力P，即研究的流体段以外的流体作用 于所选1-1和2-2断面上的压力，方向垂直指向断面，作用 于断面形心， 。 流体与固体壁面间的作用力R，即待求作用力。 作业： 7-2， 7-4， 7-5， 7-8， 7-10， 7-12， 7-14 第七章 有压管流 第七章 粘性管流 第三节 流动水头损失概念 运用能量方程式确定流动过程中流体所具有的能量变化， 需要解决能量损失项 hl 的计算。不可压缩流体在流动过程中， 流体之间因相对运动切应力作功，以及流体与固壁之间摩擦力 作功，都是靠损失流体自身所具有的机械能来补偿的。为了得 到能量损失的规律，必须同时分析各种阻力的特性，研究壁面 特征的影响，以及产生各种阻力的机理。 根据流体接触的边壁沿程是否变化，把能量损失分为两类： 沿程损失 hf 和局部损失 hm。 第三节 流动水头损失概念 1 两种流动阻力与损失 在边界急剧变化的区域，阻力主要地集中在该区域内及其附近，这种集中分布的阻力称为局部阻力。克服局部阻力的能量损失称为局部损失。引起局部阻力的原因是由于旋涡区的产生和速度方向和大小的变化。 在边壁沿程不变的管段上，流动阻力沿程也基本不变， 称这类阻力为沿程阻力。克服沿程阻力引起的能量损失称 为沿程损失。沿程损失沿管段均布，与管段的长度成正比。 第三节 流动水头损失概念 第三节 流动水头损失概念 达西公式 沿程阻力系数 沿程阻力系数ζ 由实验确定。 整个管路的能量损失等于各管段的沿程损失和各局部损 失的总和。即 2 粘性流体的两种流态 第三节 流动水头损失概念 1883年 雷诺（Reynolds） 第三节 流动水头损失概念 ① 两种流态 * * 第三节 流动水头损失概念 第三节 流动水头损失概念 ② 流态的判别准则—— 临界雷诺数 对于任何管径和任何牛顿流体，临界雷诺数均为： 圆管流态的判别条件是： 层流： 紊流： 对非圆管，引入水力半径 ，有 3 均匀流方程 第三节 流动水头损失概念 列断面1-1和 2-2能量方程： 列力平衡方程： 第三节 流动水头损失概念 均匀流动方程式 同理： 所以： 上式表明圆管均匀流中，切应力与半径成正比，在断 面上按直线规律分布，轴线上为零，在管壁上达最大值。 第七章 粘性管流 第四节 圆管中的流动 1 圆管中的层流 ① 流速分布规律 圆管中的层流运动，可以看成无数无限薄的圆筒层，一 个套着一个地相对滑动，各流层间互不掺混。各流层间的切 应力大小满足牛顿内摩擦定律和均匀流基本方程。 第四节 圆管中的流动 即断面流速分布是以管中心线为轴的旋转抛物面。管轴上 r = 0时，达最大流速： 第四节 圆管中的流动 ② 平均流速 即平均流速等于最大流速的一半。 第四节 圆管中的流动 ③ 沿程损失与沿程阻力系数 圆管层流的沿程阻力系数： ④ 动能修正系数α 和动量修正系数α0 层流时，分布不均匀，两个系数值较大，不能近似为1 。 2 紊流运动 第四节 圆管中的流动 ① 紊流运动的特征 所谓脉动现象，就是诸如速度、压强等空间点上的物理量随时间的变化作无规则的即随机的变动。可以用时均值来表示各运动要素。 紊流流动是极不规则 的流动，这种不规则性主 要体现在紊流的脉动现象。 第四节 圆管中的流动 时均值 瞬时值 紊流脉动的强弱程度是用紊流度ε 来表示的。 第四节 圆管中的流动 ② 紊流切应力 在紊流中，一方面因时均流速不同，各流层间的相对 运动，仍然存在着粘性切应力，另一方面还存在着由脉动 引起的动量交换产生的惯性切应力。因此，紊流阻力包括 粘性切应力和惯性切应力。 其中 是流速横向