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§３管内流体流动现象 （二）、 动量传递 τ实际上反映了动量传递。 注意：理想流体不存在内摩擦力，τ=0， =0，μ=0。引进理想流体的概念，对解决工程实际问题具有重要意义 影响流动状态的参数：u, d, ?, ?。 雷诺准数： 雷诺准数Re是一个量纲为1（无因次）的纯数。 在计算Re时，一定要注意各个物理量的单位必须统一 雷诺准数可以判断流型 * * （一）、牛顿黏性定律 一、流体的黏度 F u u＋du dy 流体的黏性 流体在运动的状态下,有一种抗拒内在的向前运动的特性。黏性是流动性的反面。 流体的内摩擦力 运动着的流体内部相邻两流体层间的相互作用力。是流体黏性的表现, 又称为黏滞力或黏性摩擦力。流体阻力产生的依据 牛顿黏性定律 F 式中：F——内摩擦力，N； τ ——剪应力，Pa； ——法向速度梯度，1/s； μ——比例系数，称为流体的黏度，Pa·s 。 ——牛顿黏性定律 牛顿黏性定律说明流体在流动过程中流体层间所产生的剪应力与法向速度梯度成正比，与压力无关。 1)黏度物理意义 μ── 比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为黏滞系数或动力黏度,简称为黏度。 当速度梯度 时,单位面积上产生的内摩擦力的大小。 黏度总是与速度梯度相联系，只有在运动时才显现出来 液体 : T ↑ → ? ↓ 气体 : 一般 T ↑ → ? ↑ 超高压 p ↑ → ? ↑ 2)黏度与温度、压强的关系 a) 液体的黏度随温度升高而减小，压强变化时，液体的黏度基本不变。 b)气体的黏度随温度升高而增大，随压强增加而增加的很少。 3）黏度的单位 在SI制中： ４）.运动黏度 黏度μ与密度ρ的之比。 m2/s 单位： SI制：m2/s； 牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 黏性定律的流体； 非牛顿型流体：不符合牛顿黏性定律的流体。 （三）、牛顿型流体与非牛顿型流体 实验表明，对气体及大多数低摩尔质量液体，属于 牛顿型流体。 只研究牛顿型流体。 二 流体的流动类型与雷诺准数 （一）、雷诺实验 层流（流速较小） 过渡流(增大流速) 湍流(流速较大) 实验现象： 层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合； 湍流（或紊流）：流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。 （二）、流型判据——雷诺准数 雷诺准数 的定义 雷诺准数 的量纲 判断流型 Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； 2000 Re 4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，该区称为不稳定的过渡区。 2.物理意义 Re反映了流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，标志着流体流动的湍动程度。 管径d=0.05m，流速u=2m/s， 2）用物理单位制计算： 例：20oC的水在内径为50mm的管内流动，流速为2m/s，试分别用SI制和物理制计算Re数的数值 解：1）用SI制计算： 从附录五查得20oC时，ρ=998.2kg/m3，μ=1.005mPa.s 三、 流体在圆管内的速度分布 速度分布：流体在圆管内流动时,管截面上 质点的速度随半径的变化关系。 （一）、流体在圆管中层流时的速度分布 流体在圆形直管进口段内的流动 流体在圆管内流动时，边界层汇合处与管入口的距离称作进口段长度，或稳定段长度。 一般滞流时通常取稳定段长度x0=(50-100)d，湍流时稳定段长度约为(40-50)d。 进口段 作用于流体单元右端的总压力为： 作用于流体单元四周的剪应力为： 作用于流体单元左端的总压力为： 1．速度分布方程式 *