1.3_流体流动的基本概念材料.pptVIP

第3节 流体流动的基本概念;第三节 流体流动的基本概念;一、流动类型与雷诺准数 (P37);层流或滞流 laminar flow;2　雷诺数Re; 可能是滞流，也可能是湍流,与外界条件有关。——过渡区;2）用物理单位制计算：;二、滞流与湍流（P39-40) ;流体在直管内的流动阻力: ;流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量;;选管? ; 管径小，设备费下降，流动阻力上升，动力消耗增加，操作费增加，应综合考虑算出管径之后，圆整，重新算流速u。;选管? ;四、定态与非定态流动 (P40) ; 流体在圆管内的速度分布是指流体流动时管截面上质点的速度随半径的变化关系。无论是层流或是湍流，管壁处质点速度均为零，越靠近管中心流速越大，到管中心处速度为最大。 但两种流型的速度分布却不相同。;(A) 层流时的速度分布;流体在圆形直管内作定态层流流动：在圆管内，以管轴为中心， 取半径为r、长度为l的流体柱作为研究对象。;管中心流速为最大，即r＝0时，;(B) 湍流时的速度分布;;流体在圆管内的速度分布 ;当一个流速均匀的流体与一个固体壁面相接触时，由于壁面对流体的阻碍，与壁面相接触的流体速度降为零。由于流体的粘性作用，紧连着这层流体的另一流体层速度也有所下降。随着流体的向前流动，流速受影响的区域逐渐扩大，即在垂直于流体流动方向上产生了速度梯度。 形成：润湿→附着→内摩擦力→减速→梯度 边界层：流速降为主体流速的99％以内的区域称为边界层，边界层外缘于垂直壁面间的距离称为边界层厚度?。 u=0.99us;由于边界层的形成，把沿壁面的流动分为两个区域 ? 边界层区和主流区： 边界层区（边界层内）：沿板面法向的速度梯度很大，需考虑粘度的影响，剪应力不可忽略。 主流区（边界层外）：速度梯度很小，剪应力可以忽略，可视为理想流体。;流体流动的边界层 ;2　边界层的发展;对于滞流边界层： ; （2）流体在圆形直管进口段内的流动 (P44) ;进口段长度： 层流：; 讨论_continued; 讨论_continued;A点：驻点（u=0）动能转化为静压能，P最大，迫使流体改变方向，??柱而行 A---B：面积减小，u↑,P↓（一部分静压能转化为动能，一部分克服摩擦阻力而消耗掉） B: u最大，P最小 B----C 面积增大，u↓,P↑(动能一部分转化为静压能，另一部分克服阻力而消耗) C: u=0, P最大。由于惯性，后继来的高压液体离开壁面，形成分离，C点的下游形成空白区。 CC′以下：边界层脱离固体壁面，而后倒流回来，形成涡流，出现边界层分离。;由此可见： 流道扩大时必造成逆压强梯度。 逆压强梯度容易造成边界层的分离。 边界层分离造成大量漩涡，大大增加机械能消耗。 流体沿着壁面流过时的阻力称为摩擦阻力。 由于固体表面形状而造成边界层分离所引起的能量损耗称为形体阻力。 粘性流体绕过固体表面的阻力为摩擦阻力与形体阻力之和这两者之和又称为局部阻力。 ;边界层分离的后果： 产生大量旋涡； 造成较大的能量损失。;　　减小或避免边界层分离的措施：调解流速，选择适宜的流速，改变固体的形体。 如汽车、飞机、桥墩都是流线型。