层流、紊流及其能量损失1

层流、紊流及其能量损失第六章

层流紊流及其能量损失研究对象能量损失以不可压缩流体的管流为主卧式水泵及其管路第六章

层流紊流及其能量损失能量损失第六章

层流紊流及其能量损失能量损失第六章

层流紊流及其能量损失研究内容能量损失流体的粘性流动的状态层流紊流流速压力流体种类几何尺寸……粘性流动的规律与能量损失6-1层流与紊流的概念6-2均匀流的沿程损失6-4紊流流动的特征6-5紊流的沿程损失6-6流动的局部损失6-3圆管中的层流流动第六章

层流紊流及其能量损失6-7边界层与绕流阻力2学时2学时2学时第六章

层流紊流及其能量损失研究方法求证—结论（分析综合—经验公式）观察—提问假设—实验实验流体力学第六章

层流紊流及其能量损失层流与紊流的概念两种流态：层流laminarflow、紊流Turbulentflow

一、雷诺实验特点：层流——层状运动，有序；紊流——掺混运动，无序（拟序），致声；观察到流动的两种形态流动的能量损失第六章

层流紊流及其能量损失两种损失：沿程阻力（损失）、局部阻力（损失）第六章

层流紊流及其能量损失（1）ab段，层流，直线斜率为1，二、流态判别（2）ef段，紊流，直线斜率1.75—2.0，（3）bce段，过渡区，不稳定，

取决于初始条件与外界扰动大小下临界速度上临界速度1、流态变化线

2、雷诺数第六章

层流紊流及其能量损失

实验发现：临界速度大小与管径和流体的运动粘度有关

（1）上临界雷诺数

（2）下临界雷诺数（3）下临界雷诺数是常数雷诺数3、圆管流态判断紊流层流第六章

层流紊流及其能量损失4、非圆管流态判断

（2）湿周——断面上固体边界与流体接触的周长，

（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。

（3）水力半径R

（4）水力直径dH湿周

（5）非圆管雷诺数ReH第六章

层流紊流及其能量损失

（6）例题：P133层流：粘性力起主导作用第六章

层流紊流及其能量损失三、紊流的成因紊流：惯性力起主导作用发生条件：1、有初始扰动2、粘性对质点运动的束缚降低

陆士嘉说：流体的本质就是涡，因为流体经不住搓，一搓就搓出了涡。第六章

层流紊流及其能量损失均匀流的沿程损失第六章

层流紊流及其能量损失一、沿程损失与切应力的关系——均匀流方程第六章

层流紊流及其能量损失均匀流基本方程推导伯诺里方程水力坡度第六章

层流紊流及其能量损失是水力半径，不是管半径！均匀流基本方程如果是圆管均匀流，会怎样？二、沿程损失的通用公式第六章

层流紊流及其能量损失第六章

层流紊流及其能量损失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。实验研究表明分层流、紊流两种情况讨论

圆管中的层流流动第六章

层流紊流及其能量损失一、分析层流运动的两种方法

1、切应力表达式+牛顿内摩擦定律第六章

层流紊流及其能量损失圆管的水力半径不是r,是r/2xy第六章

层流紊流及其能量损失

2、NS方程+层流特点（1）只有轴向运动建立坐标系（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第六章

层流紊流及其能量损失二、断面流速分布特征当r=0,管轴上的速度有最大值，故第六章

层流紊流及其能量损失注意到在边壁r=r0处u=0的边界条件，对上式积分得到

第六章

层流紊流及其能量损失（1）流量（2）平均速度（3）最大速度（4）修正系数三、沿程损失与沿程阻力系数第六章

层流紊流及其能量损失结论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

无关第六章

层流紊流及其能量损失例题解功率计算公式沿程损失计算判断流态沿程损失系数平均速度体积流量第六章

层流紊流及其能量损失层流应用——哈根-泊肃叶定律第六章

层流紊流及其能量损失（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即可第六章

层流紊流及其能量损失

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（3）最简单的血液流动

听诊器+测量血压第六章

层流紊流回顾1、雷诺数与管流流态判断紊流层流2、水力直径或半径

（1）湿周

（2）水力半径R

（3）水力直径dH3、均匀流基本方程4、达西公式圆管中的层流流动第六章