粘性流体一维流动.pptxVIP

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第一节 粘性流体总流的伯努利方程 能量方程式(3-44)内能+动能+势能(位置势能+压强势能)=常数第一节 粘性流体总流的伯努利方程 化简:势能:——过流截面上的体积流量 动能:动能修正系数: ——截面平均速度 流体微团间摩擦 热 温度升高 内能增大 机械能损失——用hw表示第一节 粘性流体总流的伯努利方程 内能:粘性流体单位重量形式的伯努力方程: 第一节 粘性流体总流的伯努利方程 方程适用条件:流动为定常流动;流体为粘性不可压缩的重力流体;沿总流流束满足连续性方程,即qv=常数;方程的两过流断面必须是缓变流截面,而不必顾及两截面间是否有急变流。第一节 粘性流体总流的伯努利方程 伯努利方程的几何意义:例题:已知: 求: 解: 紊流流动: 第二节 粘性流体管内流动的两种损失 1. 沿程损失:发生在缓变流整个流程中的能量损失,是由 流体的粘滞力造成的损失。 达西——魏斯巴赫公式 :——沿程阻力系数(无量纲) 式中 :L ——管子的长度 d——管子的直径——管子有效截面上的平均流速第二节 粘性流体管内流动的两种损失 2. 局部损失:发生在流动状态急剧变化的急变流中。 流体质点间产生剧烈的能量交换而产生损失。 计算公式:——局部损失系数(无量纲) 一般由实验测定总能量损失: 能量损失的量纲为长度,工程中也称其为水头损失 第三节 粘性流体的两种流动状态 紊流状态 粘性流体两种流动状态: 层流状态第三节 粘性流体的两种流动状态 一、雷诺实验. (揭示两种六种状态)1.装置如图.实验条件. 液面高度恒定——保证 恒定. 水温恒定——保证.第三节 粘性流体的两种流动状态 实验步骤 层流状态过渡状态紊流状态小流量中流量大流量第三节 粘性流体的两种流动状态 实验说明:a.层流=过渡状态紊流=过渡状态b.c.紊流d.层流——上临界速度——下临界速度第三节 粘性流体的两种流动状态 二、流态的判别雷诺数对于圆管流:工程上取当Re≤2000时,流动为层流;当Re>2000时,即认为流动是紊流。——当量直径对于非圆形截面管道:雷诺数 第三节 粘性流体的两种流动状态 三、沿程损失和平均流速的关系 沿程损失和平均流速的关系图n=1层流状态n=1.75~2紊流状态可能是层流,也可能是紊流第四节 管道进口段中粘性流体的流动 第四节 管道进口段中粘性流体的流动 圆管进口段的流动 第四节 管道进口段中粘性流体的流动 一、入口段 (边界层相交之前的管段L*)希累尔 { L*=0.2875dRe L*经验公式层流: 布西内斯克 L*=0.065dRe 兰哈尔 L*=0.058dRe 紊流: L*≈(25~40)d L*(层流) L*(紊流)二、充分发展的流动(入口段以后的流动)第五节 圆管中的层流流动 一、圆管有效截面上的切应力分布.取微体:如图. 半径,长 中心线和轴重合.受力分析 端的切向力和侧面的法向力在流动方向投影为零. 重力 ,无惯 性力 第五节 圆管中的层流流动 3.在 方向上的平衡方程.由:; 不随r变化 方程两边同除 得:粘性流体在圆管中作层流流动时,同一截面上的切向应力的大小与半径成正比 注:此式同样适用于圆管中的紊流流动 第五节 圆管中的层流流动 对水平管道在管壁上没有负号由前述代如上式得:第五节 圆管中的层流流动 二、速度分布.根据牛顿内摩擦定律: 对r积分,得 边界条件当r=r0时,vl=0 旋转抛物面 第五节 圆管中的层流流动 三、最大流速: 四、平均流速: 旋转抛物体的体积等于它的外切圆柱体体积的一半,第五节 圆管中的层流流动 五、流量: 圆管中的流量: 对于水平圆管,哈根一泊肃叶公式 第五节 圆管中的层流流动 六、达西公式: 由前述沿程损失公式:及得:可见 ,层流流动的沿程损失与平均流速的一次方成正比七、其它系数: 因沿程损失而消耗的功率: 动能修正系数: 动量修正系数: 对水平放置的圆管 此式对于圆管中粘性流体的层流和紊流流动都适用 瞬时轴向速度与时均速度图第六节 粘性流体的紊流流动 一、紊流流动时均值 时均速度 脉动速度瞬时速度 同理 时均参数不随时间改变的紊流流动称为准定常流动或时均定常流 —做混合长度 第六节 粘性流体的紊流流动 二、雷诺应力 定义: 流体质点在相邻流层之间的交换,在流层之间进行动量交换,增加能量损失 脉动速度示意图普朗特的混合长假说 :第六节 粘性流体的紊流流动 与 μ 不同,它不是流体的属性,它只决定于流体的密度、时均速度梯度和混合长度 第六节 粘性流体的紊流流动 三、圆管中的速度分布和沿程损失1.圆

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