流动阻力、层流理论、紊流理论.ppt
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第四章流动阻力和能量损失,能量损失的计算是专业计算的重要问题之一。
设J=hf/L,则称J为水力坡度。
工程上称为单位长度摩擦阻力损失,也称为比摩阻。
1沿程损失和局部损失,一、流动阻力和能量损失的的分类,二、能量损失的计算公式,本章的主要内容就是沿程阻力系数和局部阻力系数的计算。
2层流与紊流、雷诺数,一、两种流态,1883年英国物理学家雷诺在如图所示的装置上进行实验得到两种不同流态的表达方式和特点。
小流量:
中流量:
大流量:
层流各液层之间毫不相混,这种分层有规律的流动。
紊流流体质点的运动轨迹极不规则,各部分流体相互掺混。
沿程损失hf和平均流速v的关系,均匀流,层流:
m=1,hfV1,紊流:
m=1.752,hfV1.752,二、流态的判别标准临界雷诺数,雷诺实验表明:
流动状态不仅和流速v有关,还和管径d、流体的动力粘滞系数和密度有关。
以上四个参数组合成一个无因次数,叫雷诺数,用Re表示。
圆管判别流态的基本参数是临界雷诺数Rek。
即:
三、雷诺数含义,雷诺数反映了惯性力和粘滞力的对比关系。
四、紊流结构,3圆管中的层流运动,本节主要讲述圆管中层流运动的运动的规律以及从理论上导出沿程阻力系数的计算公式。
一、均匀流基本方程式,列12断面能量方程,由均匀流性质:
图4-6圆管均匀流,代入上式,得:
重力分量:
端面压力:
管壁切力:
在均匀流中,流体质点作等速运动,加速度为0,各力合力为0,得:
二、沿程阻力系数的计算:
可见,端面流速分布是以管中心线为轴线的旋转抛物面。
此式从理论上证明了层流沿程损失和平均流速的一次方成正比,与上一节结论相符。
将式(4-3-12)写成沿程损失的一般形式,即式(4-1-1),则,4紊流运动的特征和紊流阻力,紊流运动的随机性,一、紊流运动的特征:
瞬时值、时间平均值、脉动值,紊流运动的模化方法,瞬时流速,时均流速,脉动流速,均方根值,紊动度,流场的一些基本概念在紊流中的适用性在时均意义上,有关流线、流管、均匀流、非均流、恒定流和非恒定流等概念对紊流均适用。
二、紊流阻力,三、普朗特混合长度理论,管心线,时均流速分布线,5紊流的断面流速分布,紊动切应力,雷诺应力分析液体质量,引起当地动量变化,根据动量定理,混合长度假说,圆管紊流的断面流速分布,假设,
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