流体力学-lecture9-层流紊流1(1次课).pptxVIP

流体的粘性流动的状态流速层流压力紊流流体种类几何尺寸……研究内容能量损失粘性流动的规律与能量损失§5层流紊流及能量损失2学时2学时2学时?5-1 层流与紊流的概念?5-2 均匀流的沿程损失?5-3 圆管中的层流流动?5-4 紊流流动的特征?5-5 紊流的沿程损失?5-6 流动的局部损失?5-7 边界层与绕流阻力§5层流紊流及能量损失理论基础伯努利方程量纲分析雷诺准则（压力流动）——粘性力相似一、雷诺实验沿程水头损失hf :流体克服粘性阻力产生的水头损失。观察到流动的三种形态三种流态：层流、过渡流及紊流特点：层流——流体质点分层无波动运动，法向无掺混，有序 过渡流——流体质点分层有波动运动，有序 紊流——掺混运动，无序（拟序）§5-1层流紊流及能量损失：层流及紊流二、流态判别1、流态变化线 （1）ab段，层流，直线斜率为1 （2）ef段，紊流，直线斜率1.75—2.0下临界速度 （3）bce段，过渡区，不稳定 取决于初始条件与外界扰动大小上临界速度§5-1层流紊流及能量损失：层流及紊流 （1）下临界雷诺数 （2）上临界雷诺数 （3）临界雷诺数是常数 2、雷诺数 实验发现：临界速度大小与管径和流体的运动粘度有关雷诺数§5-1层流紊流及能量损失：层流及紊流层流过渡流或紊流 （2）湿周——断面上固体边界与流体接触的周长， （3）水力半径 （4）当量直径3、圆管流态判断4、非圆管流态判断 （1）特征量——描述运动的某一属性、相对独立的量。 例如管流的平均流速和管径、缝隙流里的平均流速和 缝隙高度。湿周§5-1层流紊流及能量损失：层流及紊流 5、非圆管雷诺数ReH§5-1层流紊流及能量损失：层流及紊流三、紊流的成因发生条件：1、有初始扰动2、粘性对质点运动的束缚降低层流：粘性力起主导作用紊流：惯性力起主导作用§5-1层流紊流及能量损失：层流及紊流§5-1层流紊流及能量损失：层流及紊流两种损失：沿程阻力（损失）、局部阻力（损失）§5-2层流紊流及能量损失：均匀流沿程损失一、沿程损失与切应力的关系——均匀流方程§5-2层流紊流及能量损失：均匀流沿程损失伯诺里方程均匀流基本方程推导水力坡度§5-2层流紊流及能量损失：均匀流沿程损失均匀流基本方程是水力半径，不是管半径！如果是圆管均匀流，会怎样？§5-2层流紊流及能量损失：均匀流沿程损失二、沿程损失的通用公式§5-2层流紊流及能量损失：均匀流沿程损失实验研究表明达西公式由量纲和谐原理得！！将沿程损失hf的计算转化为如何确定沿程阻力系数λ的问题。分层流、紊流两种情况讨论 §5-2层流紊流及能量损失：均匀流沿程损失?圆管中的层流流动一、分析层流运动的两种方法 1、切应力表达式+牛顿内摩擦定律§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流yx圆管的水力半径不是r,是r/2§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流 2、NS方程+层流特点（1）只有轴向运动建立坐标系§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流（2）定常流动（3）不可压缩流动（4）速度分布的轴对称（5）等径管路压强变化的均匀性（6）管路中质量力不影响其流动性能§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流当r=0,管轴上的速度有最大值，故二、断面流速分布特征注意到在边壁r=r0处u=0的边界条件，对上式积分得到 §5-3层流紊流及能量损失：圆管层流 （1）流量 （2）平均速度 （3）最大速度 （4）修正系数§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流三、沿程损失与沿程阻力系数结论1、层流流动的沿程损失与断面平均流速的一次方成正比2、圆管层流的沿程损失系数λ与雷诺数Re成反比，与圆管边壁的粗糙度ks无关§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流例题沿程损失计算判断流态沿程损失系数平均速度体积流量解功率计算公式§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流层流应用——哈根-泊肃叶定律（1）层流流量（2）工业用粘度计 d、l、h、V均一定，k为仪器常数，只需测试时间t即可§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流（3）最简单的血液流动 正常情况下，血液流动是层流。一般Re小于1200， 主动脉中Re=3400时仍然是层流 发生病变时，变成紊流 听诊器+测量血压§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流层流紊流?圆管中的层流流动 （2）水力半径 （1）湿周 （3）水力直径1、雷诺数与管流流态判断2、水力直径或半径3、均匀流基本方程4、达西公式§5-3层流紊流及能量损失：圆管层流重点： 层流和紊流的概念 湿周、水力直径、雷诺数 均匀流切应力方程、达西公式 圆管层流能量损失规律作业自测：1-11习题： T5-5，T5-7 T5-9§5层流紊流及能量损失正常120/80mmHg，160或90高血压断面1、2上分别受到压力和；流固受到重力；均匀流中流速沿程不变，在流动方向上