流体的流动阻力VIP免费

1.牛顿粘性定律第四节流体的流动阻力一、流体的粘度uFu=0内摩擦力——运动着的流体内部相邻两流体层之间的相互作用力。粘性——流体抵抗相邻流体层发生相对运动的性质称为流体的粘性。确定流体流动时内摩擦力大小的物理性质。粘度——当流体流动的速度梯度等于1时，单位面积上由于流体的粘性所产生的内摩擦力的大小。粘度的单位未Pa·s(SI制)或P(泊，物理制)。衡量流体粘性大小的物理量。dydu2.非牛顿型流体牛顿型流体与非牛顿型流体特性类型典型举例特点剪应力表达式牛顿型流体气体、水、大多数液体剪应力正比于法向速度梯度非牛顿型流体塑性流体牙膏、泥浆、油墨等剪应力超过某临界值后才能流动，剪应力正比于法向速度梯度假塑性流体高分子溶液、油漆等表观粘度随速度梯度的增大而降低涨塑性流体塑料溶液，高固体含量的悬浮液等表观粘度随速度梯度的增大而增加dduy0ddukyd1dnuknyd1dnukny第四节流体的流动阻力二、流体流动的类型（层流与湍流）1883年英国著名科学家雷诺(OsborneReynolds)进行的实验——雷诺实验流动型态层流：流速较小时，可看到一条稳定的直线。表明此时流体各个质点互不混杂，平行于管轴向前运动。过渡流：随着流速的增加，有颜色的直线开始出现波浪。湍流：速度再增大，流体质点不仅沿管轴运动，而且还做不规则的横向运动。45°lgHflguabcdelguclguc´雷诺数的物理意义雷诺数：由影响流型的管径d、流速u和流体的粘度μ、密度ρ等因素组成的无因次数群,以Re表示。雷诺数的物理意义为流体流动时惯性力与粘性力之比.层流：Re≤2000湍流：Re>2000粘性力：使流体保持层流的趋势。惯性力：使流体做不规则的自由运动，流动趋于湍流。duRe边界层概念在工程上，通常把流速为零的壁面到流速等于主体流速u∞的99%处之间的区域称为边界层。第四节流体的流动阻力三、边界层的概念1.边界层的形成与发展第四节流体的流动阻力三、边界层的概念2.边界层的分离1.直管阻力损失的计算通式第四节流体的流动阻力四、直管阻力损失的计算——范宁(Fanning)公式直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力。22fluWd22fluHdg22flupd2.流体层流时的速度分布和摩擦因数第四节流体的流动阻力四、直管阻力损失的计算哈根—泊谡叶(Hagen-Poiseuille)方程2max182puRul22214rpruRlR64Re22328dluRlupf3.湍流时的速度分布和摩擦因数第四节流体的流动阻力四、直管阻力损失的计算湍流主体：速度脉动较大，以湍流粘度为主，径向传递因速度的脉动而大大强化；过渡层：分子粘度与湍流粘度相当；层流内层：速度脉动较小，以分子粘度为主，径向传递只能依赖分子运动。（1）湍流时的速度分布第四节流体的流动阻力四、流体直管阻力损失的计算max1nrruuR45566410Re1.1101/61.110Re3.2101/7Re3.2101/10nnn圆管内层流与湍流的比较项目层层层层剪应力速度分布平均速度动能dduydduy222max22114rrpruuRRlR1/7max1rruuRmax12uumax0.817uu2aEu20.53aEu第四节流体的流动阻力四、流体直管阻力损失的计算（2）湍流时的摩擦因数常见工业管道的绝对粗糙度金属管/mm非金属管/mm无缝黄铜管、铜管及铝管0.01～0.05干净玻璃管0.0015～0.01新的无缝钢管或镀锌铁管0.1～0.2橡皮软管0.01～0.03新的铸铁管0.3木管道0.25～1.25具有轻度腐蚀的无缝钢管0.2～0.3陶土排水管0.45～6.0具有显著腐蚀的无缝钢管0.5以上很好整平的水泥管0.33旧的铸铁管0.85以上石棉水泥管0.03～0.8第四节流体的流动阻力四、流体直管阻力损失的计算3.湍流时的摩擦因数因次分析法第一步：析因试验——寻找影响过程的主要因素第二步：无因次化——减少变量数第三步：数据处理——实验结果的正确表达摩擦系数λ雷诺数Re相对粗糙度/d0.0000010.000010.000050.00020.00060.0020.0060.010.020.05光滑管层流湍流完全湍流过渡区第四节流体的流动阻力四、流体直管阻力损失的...