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第六讲 流体的流动形态及速度分布 【学习要求】 1．掌握流体的流动形态及其判据。 2．掌握雷诺数及其计算。 3．理解流体在圆管内流动时的速度分布规律。 4．理解滞流内层的概念。 【预习内容】 1．流体流动时产生流动阻力的主要原因是 ，其次是 。另外 、 和 均对流动阻力的大小有影响。 2．式 称为牛顿粘性定律。它的物理意义是 。 3．粘度是流体的物理性质之一，是衡量 的物理量，其物理意义是 。粘度在SI制中的单位为 。 4．气体的粘度随温度的升高而 ，液体的粘度随温度的升高而 。 【学习内容】 一、流体的流动形态 1．流体流动时的两种流动形态 （1）滞流 流体质点只沿管轴的方向做 运动。 （2）湍流 流体质点除了沿管轴向前流动外，还做不规则的 运动， 2．影响流动形态的因素 除了流速u能影响流体的流动状况外，还有 、 和 。 雷诺将这些影响因素综合成 的形式作为流动类型的判据，我们称之为 ，以符号 表示。 3．流动形态的判据 实验证明：当Re 时，流动类型为滞流； 当Re 时，流动类型为湍流； 当Re ，流体的流动处于 状况。 二、流体在圆管内流动时的速度分布 1．速度分布规律 流体在圆管内流动时，无论是滞流还是湍流，在管道任一截面各点的速度均随 而变，管壁处速度为零，离开管壁后 ，到管中心处 ，这种变化关系称为速度分布。 2．滞流和湍流的速度分布 滞流时，管内流体质点只沿管轴做 运动，速度分布曲线呈 形，平均流速为管中心最大流速的 倍；湍流时，流体质点除了做轴向运动外，还做复杂的 运动，速度分布曲线为 形，平均流速约为管中心最大流速的 倍。 三、湍流时滞流内层 当流体在圆管内呈湍流流动时，无论湍流的程度如何，在邻近管壁处，总存在着一定厚度的仍然作滞流流动的流体层，我们称之为 或 。其厚度随Re增大而 。 【典型例题】 例1 流体的流动状况有哪两种？它们有何不同？ 例2 20℃的水在φ114×4mm的有缝钢管内流动，流速为2m／s，试计算雷诺数Re并判断其流动类型。(水在20℃时的密度为998.2kg／m3，粘度为1.005mPa·S) 例3 某小时有16200kg的25%氯化钠水溶液在φ50×3mm的钢管中流过，已知水溶液的密度为1186Kg／m3 、粘度为2.3×10-3 Pa·S，试分别用SI制和CGS制计算雷诺数，并说明流体流动的类型，再计算滞流时的最大流速为若干m／s ? 【随堂练习】 一、选择题 1．流体在直管中流动，当Re（ ）4000时，流体的流动类型湍流。 A．≤ B．≥ C．＜ D．＞ 2．流体在管内作（ ）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。 A．滞流 B．湍流 C．过渡流 D．漩涡流 3．流体在圆管内作滞流流动时，管内平均流速为最大流速的（ ）倍。 A．0.5 B．0.8 C．1 D．2 4．密度为910g／cm3,运动粘度为9×10-5m2／s的燃料油在φ168×5mm的无缝钢管中作滞流流动，则燃料油的临界速度为（ ）m／s。 A．1.02 B．1.14 C．2.21 D．2.50 5．滞流内层的厚度随雷诺