第五章 圓管流動(dòng)

1、111第5章圓管流動(dòng)圓管流動(dòng)一.學(xué)習(xí)目的和任目的和任務(wù)1.本章學(xué)習(xí)目的（1）掌握流體流動(dòng)的兩種狀態(tài)與雷諾數(shù)之間的關(guān)系；（2）切實(shí)掌握計(jì)算阻力損失的知識(shí)，為管路計(jì)算打基礎(chǔ)。2.本章學(xué)習(xí)任務(wù)了解雷諾實(shí)驗(yàn)過(guò)程及層流、紊流的流態(tài)特點(diǎn)，熟練掌握流態(tài)判別標(biāo)準(zhǔn)；掌握?qǐng)A管層流基本規(guī)律，了解紊流的機(jī)理和脈動(dòng)、時(shí)均化以及混合長(zhǎng)度理論；了解尼古拉茲實(shí)驗(yàn)和莫迪圖的使用，掌握阻力系數(shù)的確定方法；理解流動(dòng)阻力的兩種形式，掌握管路沿程損失和局部損失的計(jì)算；了解邊界層

2、概念、邊界層分離和繞流阻力。二.重點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：雷諾數(shù)及流態(tài)判別，圓管層流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，沿程阻力系數(shù)的確定，沿程損失和局部損失計(jì)算。難點(diǎn)：紊流流速分布和紊流阻力分析。由于實(shí)際流體存在黏性，流體在圓管中流動(dòng)會(huì)受到阻力的作用，從而引起流體能量的損失。本章將主要討論實(shí)際流體在圓管內(nèi)流動(dòng)的情況和能量損失的計(jì)算。5.15.1雷諾雷諾(Osbne(OsbneReynolds)Reynolds)實(shí)驗(yàn)和流態(tài)判據(jù)實(shí)驗(yàn)和流態(tài)判據(jù)5.1.1雷諾實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)

3、1883年，英國(guó)科學(xué)家雷諾通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，流體在流動(dòng)時(shí)存在兩種不同的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)完全不同的規(guī)律。這就是著名的雷諾實(shí)驗(yàn)，它是流體力學(xué)中最重要實(shí)驗(yàn)之一。圖5－1雷諾(OsbneReynolds)實(shí)驗(yàn)圖5－2雷諾實(shí)驗(yàn)結(jié)果113雷諾數(shù)（Reynoldsnumber）——作為判別流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則。雷諾數(shù)Re為(5.11)Reudud?????式中――流體密度，kgm3；?——管內(nèi)平均流速，ms；u——?jiǎng)恿︷ざ?，Pa.s；?——運(yùn)動(dòng)黏度

4、，m2s；????——圓管直徑，對(duì)于非圓管為水力直徑，m。d水力直徑可表示為d(5.12)?Ad4?式中——過(guò)流斷面面積。A——過(guò)流斷面上流體與壁面接觸的周界，稱為濕周長(zhǎng)度。?雷諾實(shí)驗(yàn)及其他大量的實(shí)驗(yàn)表明，與下臨界流速對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)幾乎不變，約為（稱為下臨界雷諾數(shù)），而與上臨界流速對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)隨實(shí)驗(yàn)條件不同在Re2320c?2320~13800的范圍內(nèi)變化。對(duì)于工程實(shí)際來(lái)說(shuō)可取下臨界雷諾數(shù)為判別，即:時(shí)為層流；時(shí)為湍流。ReRec?ReR