流体流动形态和阻力损失.ppt

王奇主编;第二章 流体的输送;本堂课要学会： 1、知道流体流动的类型 2、掌握如何判定流体流动的类型 3、知道层流内层的概念 4、了解流体阻力的表现和来源 5、掌握减低流体阻力的途经;损;2、流体的流动形态和阻力损失;雷诺实验：;邀炮婉薪谐傀说株警矩江囱迂镶宠肆行愿走贪故挫统献略杉仁粹尧汰搏袱流体流动形态和阻力损失流体流动形态和阻力损失;层流;雷诺实验结果比较 ; 空间尺度上，湍流广泛存在于陆、海、空、天、宇。自然、工程领域的绝大多数流动，乃至生命、社会、金融领域的很多现象都是湍流。在自然领域：从宇宙星系的时空演化，到星球内部的翻滚流动；从大气环流的全球运动，到江河湖泊的区域流动；从恣意汪洋的潮汐涌浪，到林里山间的雾霾溪流。在工程领域：从陆地、海洋、空天等交通运载工具，到原子弹、氢弹、导弹、战斗机、舰船等国防武器的设计；从全球气象气候的预报，到地区水利工程的设计；从传统行业如叶轮机械、房桥建筑、油气管道，到新兴行业如能源化工、医疗器械、纳米器件的设计。在生命领域：从动物体内气血的流动，到细胞内物质的输运；在社会学领域：从长途迁徙的群居动物，到繁忙拥挤的车流交通；从瞬息万变的金融市场，到混乱无序的市场经济。到处都是湍流的身影。 ; 时间尺度上，湍流作为牛顿经典力学体系里的最后一个难题，一直挑战着人类智慧的极限。相传，量子力学开创者之一海森堡曾说他要带着两个问题去见上帝：广义相对论和湍流；美国著名科学家费曼将湍流称为“经典物理学中最后一个尚未解决的重大难题；2005 年，国际顶级学术杂志《科学》(SCIENCE)在庆祝其创刊125 周年之际，公布了125个最前沿的科学问题，其中至少两个问题与湍流相关；2012 年度国家最高科学技术奖获得者郑哲敏院士联名国内其它4 位院士指出：21世纪力学发展的第一个大问题是湍流。;小知识;小知识 湍流大家并行攻关难题的足迹 ;雷诺准数 为了确定流体的流动型态，雷诺通过改变实验介质、管材及管径、流速等实验条件，做了大量的实验，并对实验结果进行了归纳总结。流体的流动型态主要与流体的密度ρ、粘度μ、流速u和管内径d等因素有关，并可以用这些物理量组成一个数群，称为雷诺准数（Re），用来判定流动型态。; 一般情况下，流体在管内流动时， 若Re2000时，流体的流动型态为层流； 若Re4000时，流动为湍流； 而Re在2000～4000范围内，为一种过渡状态。可能是层流也可能是湍流。在过渡区域，流动型态受外界条件的干扰而变化，如管道形状的变化、外来的轻微震动等都易促成湍流的发生，在一般工程计算中，Re2000可作湍流处理。; 当管内流体做湍流流动时，管壁处的流速也为零，靠近管壁处的流体薄层速度很低，仍然保持层流流动，这个薄层称为层流内层。层流内层的厚度随雷诺准数Re的增大而减薄，但不会消失。层流内层的存在，对传热与传质过程都有很大的影响。 ; ;1、（ ）流体的流动形态是用雷诺总准数来判断的。 ; Re反映了流体的流动的湍动程度，Re值越大，湍动程度越大，内摩擦力也越大，所以流体阻力的大小与Re值有直接的关系。;A、流体阻力的表现和来源;·流体的内摩擦力---流体分子之间作相对运动时产生的摩擦力。（流体内部分子之间存在着吸收力，流体对管壁的附着力） 流体的流动状态---与流体质点的??小和方向有关，速度越大，阻力越大，方向变化越多，阻力也越大。 管壁的粗糙程度、管子的长度、直径及管路上的管件等因素均对阻力的大小有影响。;b、流体阻力的计算方法： 流体阻力可分为： 直管阻力：流体流过直管的阻力； 局部阻力：流体流过管路中的管件；如三通、弯头等）、阀门、及流量计等的阻力。 局部阻力的计算方法： 当量长度法和阻力系数法（不作介绍）;c、减小阻力的途径： 原因：流体通过管路时的流体阻力越大，能量损失 也越大，操作费用也越大。 途径： ○在能满足生产需要的情况下，尽量缩短长度，并尽量减少管件及阀门的数量； ○适当放大管径；（解释） ○在流体中加入添加剂。;总结： ;作业： ;谢谢 再见