第四章不可壓縮粘性流體的一元流動(dòng)

第四章不可壓縮粘性流體的一元流動(dòng)第一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五2gpdS1A粘性流動(dòng)的伯努利方程上式兩邊沿流線從S1

到S2

積分,記則有沿過流斷面積分第二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五hw=hf+hj

沿程損失局部損失在長直管道或長直明渠中,流動(dòng)為均勻流或漸變流,流動(dòng)阻力中只包括與流程的長短有關(guān)的摩擦阻力----沿程阻力在流道發(fā)生突變的局部區(qū)域,流動(dòng)屬于變化較劇烈的急變流,流動(dòng)結(jié)構(gòu)急劇調(diào)整,流速大小,方向迅速改變,往往拌有流動(dòng)分離和旋渦運(yùn)動(dòng),流體內(nèi)部摩擦作用增大,稱這種流動(dòng)阻力-------局部阻力第三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五hw=hf+hj

沿程損失局部損失達(dá)西公式局部損失:沿程損失系數(shù):局部損失系數(shù)第四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五雷諾(O.Reynolds)實(shí)驗(yàn)水金屬網(wǎng)排水進(jìn)水玻璃管節(jié)門有色液體層流:分層流動(dòng)有條不紊互不摻混紊流(湍流):雜亂無章相互摻混渦旋紊亂流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)層流與紊流的概念第五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五f層流區(qū)lghwlgV紊流區(qū)過渡區(qū)bcdealgVe’lgVe流態(tài)的判別-------雷諾數(shù)d為特征長度,引入水力學(xué)半徑概念(R),A為過流斷面面積為濕周即斷面上因固體邊緣與流體相接觸的周長Re<2300,流態(tài)屬層流,Re>2300,流態(tài)屬紊流第六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五

紊流的成因:層流紊流轉(zhuǎn)捩擾動(dòng)慣性力粘性力雷諾數(shù)的物理意義:(1)流態(tài)轉(zhuǎn)捩的判別準(zhǔn)則

(2)慣性力與粘性力之比第七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五例水=1.7910-6m2/s,油=3010-6m2/s,若它們以V=0.5m/s的流速在直徑為d=100mm的圓管中流動(dòng),試確定其流動(dòng)形態(tài)解:水的流動(dòng)雷諾數(shù)流動(dòng)為紊流狀態(tài)油的流動(dòng)雷諾數(shù)所以流動(dòng)為層流流態(tài)第八頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五例運(yùn)動(dòng)粘度=1.310-5m2/s的空氣在寬B=1m,高H=1.5m的矩形截面通風(fēng)管道中流動(dòng),求保持層流流態(tài)的最大流速

解:保持層流的最大流速即是臨界流速第九頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五例4-2以下是流態(tài)為層流時(shí),hf與速度V的實(shí)測值:log(10V)910-3

0.10720.16440.22530.2718log(1000hf)00.07920.14610.20410.2788試用最小二乘法求logV---loghf

的斜率解:V(m/s)0.1020.1280.4160.1680.187hf(m)10-31.210-31.410-31.610-31.910-3設(shè)y=log(1000hf),x=log(10V),可用直線y=a+bx擬合實(shí)驗(yàn)值,實(shí)驗(yàn)點(diǎn)數(shù)目n=5,偏差為第十頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五求得其中其中n=5,代入有關(guān)數(shù)值斜率近似為1,流態(tài)屬層流第十一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五p2p1L設(shè)流動(dòng)定常,充分發(fā)展,則結(jié)合達(dá)西公式u*稱摩擦速度,該式對(duì)層流與紊流均適用

圓管中的層流第十二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五r00yx0drr利用公式對(duì)于層流第十三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五r00yx0drr所以利用速度分布第十四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五結(jié)合達(dá)西公式非圓形截面管流的達(dá)西公式為第十五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五例d=100mm,L=16km,油在油管中流動(dòng),油=915kg/m3,=1.8610-4m2/s,求每小時(shí)通過50t油所需要的功率解:書66頁---------例4-3;例4-4;例4-5第十六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五gyppxh明渠中的層流積分得:邊界條件:有C1=-hC2=0代入常數(shù)得設(shè)流動(dòng)充分發(fā)展,則有第十七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五gyppxh單位寬度體積流量為對(duì)于寬為b,深為h的渠道流,水力半徑為第十八頁，共十九頁，編輯于2023年，星期五作業(yè):