吉林大学工程流体力学流体在圆管中的流动市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

第4章流体在圆管中流动;4.1雷诺试验;流速很小时，管内液体沿轴向流动，层与层之间、流束之间不相互混杂，流体质点之间没有径向运动交换，都保持各自流线运动，这种流动状态称为层流。;1.临界速度;用不一样流体在相同直径管道中进行试验，所测得临界速度各不相同。;2、雷诺数;4.14水力直径概念;;在试验管两侧安装测压管

列1、2两断面伯努利方程：;改变速度,逐次测量层流、湍流两种情况

下与对应值。将试验结果标在对数坐

标纸上如图4.4所表示。所以可得:;;4.2圆管中层流流动;4.2.1管中层流流速分布和流量;10/4/2021;流速分布;2、流量;4.2.2平均流速与最大流速;4.2.3层流动能和动量修正系数;4.2.4层流沿程损失;2、水头损失;;A.在过流断面上是常数；?B.管轴处是零，且与半径成正比；

?C.管壁处是零，向管轴线性增大；D.按抛物线分布。;;解:列细管测量段前、后??面伯努利方程,得:;;10/4/2021;10/4/2021;4.2.5管路进口起始段;由试验测得，起始段长度为L*=0.02875dRe；;湍流是流体力学中公认难题。自从19世纪末O.Reynolds

提出湍流统计理论以来，已经有一个多世纪了，经过几代科

学家努力，湍流研究取得了很大进展。

;?湍流是流体不规则运动，由此发展经典湍流统

计理论，在上个世纪三四十年代曾取得辉煌成绩。

Prandtl(1925)提出混合长理论；

vonKarman(1930)建立相同模型；

周培源先生（1940）首先建立了雷诺应力满足输

运微分方程，是湍流模型理论奠基性工作。;上世纪60年代非线性动力学系统理论和混沌

理论发展为处理湍流问题提供了一些新思绪。

不过，湍流是包含各种尺度以及多尺度间能

量传递和耗散过程复杂系统，混沌与完全

发展湍流之间还存在相当距离。;?湍流中大涡拟序结构对于湍流生成和发展含有主宰作用；

抑制或消除大涡结构可能抑制整体湍流强度，甚至使流动

层流化；

利用控制湍流拟序结构来控制湍流取得了显著成就，比如，湍流减阻和降低噪声。;1旋涡产生条件：;2形成旋涡力学原因;4.3.1时均流动与脉动;研究湍流方法是统计时均法，研究某一时间段内

湍流时均特征。;推而广之，假如对于湍流中含有脉动性质任意物理

量W进行在T时间段内时均化处理，则;问题：紊流瞬时速度、时均速度、脉动速度、断面平均速度有何联络和区分？;4.3.3湍流速度分布;速度分布;4.4管路流动沿程阻力;4.5管路流动局部阻力;4.5.1局部损失（阻力）产生原因;4.5.2管路突然扩大局部阻力;管路突然扩大局部阻力：;4.5.3几个惯用局部阻力系数;3、突然缩小;5、管路进出口;局部阻力（损失）(小结）;如图所表示虹吸管，判断1、2、3点压强关系。;10/4/2021;所以，目标就是在考虑损失情况下，计算各段压力水头和速度水头，并绘制出来。;0.5;试证实：发动机进气缸中有真空度。;4.5.4局部阻力相互干扰;减小局部阻力方法;?4.6管路计算;4.6.1简单管路;曼宁公式;4.6.2串联管路;4.6.3并联管路;并联管路流量分配规律;串联管路;10/4/2021;解水泵输出功率为：;10/4/2021;管路特征就是指一条管路上水头H(hW)与流量qV之间函数关系，用曲线表示则称为管路特征曲线。;(教材习题4-18);长直串联管道，可忽略局部损失，列两个水箱自由面伯努利方程。;2.假如并联一相同细管，则流量加大。若并联一相同粗管，则流量不变。;b.并联一粗管，则依据连续方程：;教材习题4-30;教材习题4-33;;解：分别对1、2断面及1、3断面列伯努利方程，有;例5：管路接个测压管，问：阀门开度加大，h怎样改变？;解：列1、2断面伯努利方程，有;例6:如图，当阀门k开大，h怎样改变？;解：列1、2断面伯努利方程;例7：1、图示管路，发觉qV1变大了，问qV2怎样变？

2、在管路上加个阀门k，当阀门开大，qV1怎样变？;解：1、图中为并联管路，依据题意，可列方程以下：;2、由方程组;4.7.1水击物理过程;4.7.2水击压强和水击波传输速度;4.7.3预防水击危害办法;本章小结:

1、雷诺试验

2、圆管中层流流动

3、圆管中湍流流动

4、圆管中沿程阻力

5、圆管中局部阻力

6、管路计算