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文档简介

1、2020/10/12,第一章 流体流动,一、牛顿粘性定律与流体的粘度 二、流动类型与雷诺准数,第三节 管内流体流动现象,2020/10/12,剪应力：单位面积上的内摩擦力，以表示。,适用于u与y成直线关系,一、粘度,(一)牛顿粘性定律,2020/10/12,牛顿粘性定律,式中：,速度梯度,比例系数，它的值随流体的不同而不同，流体的粘性愈大，其值愈大，称为粘性系数或动力粘度，简称粘度。,2020/10/12,流体的粘度 1)物理意义,促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。 粘度总是与速度梯度相联系，只有在运动时才显现出来 2)粘度与温度、压强的关系 a) 液体的粘度随温度升高而减小，压强变化时，

2、液体的粘度基本不变。 b)气体的粘度随温度升高而增大，随压强增加而增加的很少,2020/10/12,3）粘度的单位 在SI制中：,2020/10/12,（一）、雷诺实验 1883年, 英国物理学家Osbone Reynolds作了如下实验。,二、流体流动类型与雷诺数,2020/10/12,（二）、雷诺试验现象,两种稳定的流动状态：层流、湍流,用红墨水观察管中水的流动状态,2020/10/12,实验分析,（1）影响状态的因素： d , u , ，,Re是无因次数群：,（2）圆形直管中 Re2000 稳定的层流,Re 4000 稳定的湍流,2000 Re 4000 不稳定的过渡流,2020/10/

3、12,过渡流时，流体处于 不稳定的状态，可能是层流，也可能是湍流，取决于流体进入导管的状态、管壁粗糙程度以及周围有无震动等因素。,Re 特征数的大小，不仅作为层流域湍流的判断依据，而且在传热、传质等其他很多方面广泛的使用。,Re的使用中应注意： 单位统一 有时是直径，有时是别的特征长度。,2020/10/12,2020/10/12,（一）、流体在圆管内的速度分布 速度分布：流体在管内流动时截面上各点速度随该点与管中心的距离的变化关系。 1）圆管内层流流动的速度分布,作用于流体单元左端的总压力为：,三、流体在圆管内的速度分布,2020/10/12,作用于流体单元右端的总压力为：,作用于流体单元四

4、周的剪应力为：,2020/10/12,代入上式得：,层流流动时圆管内速度分布式,（1-38）,2020/10/12,层流时的平均速度,流体的体积流量为：,层流时，管截面上速度分布为：,2020/10/12,积分此式可得,层流时平均速度等于管中心处最大速度的一半 。,2020/10/12,根据流体在直管中作层流流动时，管中心最大速度与平均流速之间的关系：,哈根-泊谡叶（Hagen-Poiseuille）方程,式中 pf 由于流动阻力引起的压力损失。,（单位 Pa）,2020/10/12,（二）圆管内湍流流动的速度分布,410-43.2106时，n=10 。,湍流流动时圆管内速度分布式,（1-42）,2020/10/12,湍流时的平均

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