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1、第四章不可压缩粘性流体的一元流动本讲稿第一页，共十九页2gpdS1A粘性流动的伯努利方程粘性流动的伯努利方程上式两边沿流线从S1 到S2 积分,记则有沿过流断面积分本讲稿第二页，共十九页hw=hf+hj 沿程损失 局部损失在长直管道或长直明渠中,流动为均匀流或渐变流,流动阻力中只包括与流程的长短有关的摩擦阻力-沿程阻力在流道发生突变的局部区域,流动属于变化较剧烈的急变流,流动结构急剧调整,流速大小,方向迅速改变,往往拌有流动分离和旋涡运动,流体内部摩擦作用增大,称这种流动阻力-局部阻力本讲稿第三页，共十九页hw=hf+hj 沿程损失 局部损失达西公式局部损失:沿程损失系数 :局部损失系数本讲稿
2、第四页，共十九页 雷诺(O.Reynolds)实验水金属网排水进水玻璃管节门有色液体层流层流:分层流动 有条不紊 互不掺混紊流紊流(湍流湍流):杂乱无章 相互掺混 涡旋紊乱流体运动的两种流态层流与紊流的概念层流与紊流的概念本讲稿第五页，共十九页f层流区lghwlgV紊流区过渡区bcdealgVelgVe流态的判别-雷诺数d为特征长度,引入水力学半径概念(R),A为过流断面面积为湿周即断面上因固体边缘与流体相接触的周长Re2300,流态属紊流 本讲稿第六页，共十九页 紊流的成因紊流的成因:层流 紊流 转捩 扰动 惯性力粘性力雷诺数的物理意义雷诺数的物理意义:(1)流态转捩的判别准则 (2)惯性力
3、与粘性力之比本讲稿第七页，共十九页例 水=1.7910-6m2/s,油=30 10-6m2/s,若它们以V=0.5m/s的流速在直径为 d=100mm的圆管中流动,试确定其流动形态解:水的流动雷诺数流动为紊流状态油的流动雷诺数所以流动为层流流态本讲稿第八页，共十九页例 运动粘度=1.310-5m2/s 的空气在宽 B=1m,高H=1.5m的矩形截面通风管道中流动,求保持层流流态的最大流速 解:保持层流的最大流速即是临界流速本讲稿第九页，共十九页例4-2 以下是流态为层流时,hf与速度V的实测值:log(10V)910-3 0.10720.16440.22530.2718log(1000hf)0
4、0.07920.14610.20410.2788试用最小二乘法求 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设y=log(1000hf),x=log(10V),可用直线y=a+bx拟合实验值,实验点数目n=5,偏差为本讲稿第十页，共十九页求得其中其中n=5,代入有关数值 斜率近似为1,流态属层流本讲稿第十一页，共十九页p2p1L设流动定常,充分发展,则结合达西公式u*称摩擦速度,该式对层流与紊流均适用 圆圆管中的管中的层层流流本讲稿第十二页，共十九页r00yx0drr利
5、用公式 对于层流本讲稿第十三页，共十九页r00yx0drr所以 利用速度分布本讲稿第十四页，共十九页结合达西公式非圆形截面管流的达西公式为本讲稿第十五页，共十九页例 d=100mm,L=16km,油在油管中流动,油=915kg/m3,=1.8610-4m2/s,求每小时通过 50t 油所需要的功率解:书66页-例4-3;例4-4;例4-5本讲稿第十六页，共十九页gyppxh明渠中的层流积分得:边界条件:有C1=-h C2=0代入常数得设流动充分发展,则有本讲稿第十七页，共十九页gyppxh单位宽度体积流量为对于宽为b,深为h的渠道流,水力半径为本讲稿第十八页，共十九页作业:4-1 4-3 3-32预习 第四章 不可压缩粘性流体的一元流动 4-4 明渠中的层流 4-5 层流向紊流的过渡 4-6 紊流的速度分布本讲稿第十九页，共十九页