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第五章 流动阻力和.ppt


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文档列表 文档介绍
第五章 流动阻力和
第一页,本课件共有48页
§5-1 流动阻力及水头损失型式
一、 沿程阻力和沿程损失
:在边界的几何形状和尺寸沿程不变或缓变的情况下,流体的内部以及流体与固体边界之间存在沿程不变的内摩擦力。均高度,用 表示。
(1)光滑管 :
(2)粗糙管
(3)过渡粗糙管
第二十一页,本课件共有48页
四、湍流切应力分布和流速分布
摩擦切应力
附加切应力
普朗特混合长度 :
称为卡门常数

第二十二页,本课件共有48页

管壁切应力
流速分布
(1)近壁层流层:
摩阻流速
(2)湍流层 :
切应力
均匀流动断面切应力:
流速分布表达式:
光滑管
粗糙管
第二十三页,本课件共有48页
§5-6 湍流的沿程损失
一、湍流沿程损失计算

(1)实验和理论的方法
(2)根据实验实测资料,得到经验公式

第二十四页,本课件共有48页
二、尼古拉兹实验
尼古拉兹用黄沙筛选后由细到粗分为六种,分别粘贴在光滑管上
用三种不同管径的圆管(25mm、50mm、l00mm)
用六种不同的 值(15、、60、126、252、507)
方法:
① 人为造出六种不同的相对粗糙度的管;
② 对不同的管径通过改变流量来改变雷诺数;
③ 测出沿程阻力损失,由 求阻力系数
第二十五页,本课件共有48页
第二十六页,本课件共有48页
(1)层流区(ab线)
(2)流态过渡区(bc线)
(3)湍流光滑区(cd线)
(4)湍流过渡区(cd线与ef线所包围的区域 )
(5)湍流粗糙区(ef线右边区域)
第二十七页,本课件共有48页
三、莫迪图(工业管道)
第二十八页,本课件共有48页
湍流沿程损失系数的综合计算公式(科里布鲁克公式)
工业管道的流区划分标准
(1)光滑区
(2)湍流过渡区
(3)粗糙区
莫迪
第二十九页,本课件共有48页
§5-7 局部损失计算
一、边界层理论
:贴***板存在较大切应力、粘性影响不能忽略的这一层液体 。
边界层的厚度顺流增大,即δ是x的函数。
第三十页,本课件共有48页
,临界雷诺数
转捩点:在x=xcr处边界层由层流转变为紊流的过渡点。
临界雷诺数:
平板边界层
第三十一页,本课件共有48页
二、边界层的分离
:物面上的边界层在某个位置开始脱离物面,并在物面附近出现与主流方向相反的回流现象。
①从D到E流动加速,顺压梯度区;流体压能向动能转变,不发生边界层分离
②从E到F流动减速, 逆压梯度区;E到F段动能只存在损耗,速度减小很快
③在S点处出现粘滞 ,由于压力的升高产生回流导致边界层分离,并形成尾涡。
第三十二页,本课件共有48页
结论:
粘性流体在压力降低区内流动(加速流动),决不会出现边界层的分离,只有在压力升高区内流动(减速流动),才有可能出现分离,形成漩涡。尤其是在主流减速足够大的情况下,边界层的分离就一定会发生。
第三十三页,本课件共有48页

从静止开始边界层发展情况
扩张管
(上壁有抽吸)
第三十四页,本课件共有48页
第三十五页,本课件共有48页
第三十六页,本课件共有48页
卡门涡街
圆柱绕流问题:随着雷诺数的增大边界层首先出现分离,分离点并不断的前移,当雷诺数大到一定程度时,会形成两列几乎稳定的、非对称性的、交替脱落的、旋转方向相反的旋涡,并随主流向下游运动,这就是卡门涡街
卡门对涡街进行运动分析得出了阻力、涡释放频率以及斯特罗哈数的经验公式
卡门涡街会产生共振,危害很大;也可应用于流量测量。
第三十七页,本课件共有48页
根据卡门涡街的上述性质,可以制成卡门涡街流量计
测定卡门涡街脱落频率的方法有热敏电阻丝法、超音波束法等
圆柱体的卡门涡街的脱落频率 与流体流动的速度 和圆柱体直径 有关,由泰勒(F·Taylor)和瑞利(L·Rayleigh)提出下列经验公式
上式适用于 范围内的流动,式中无量纲数 称为斯特劳哈(V.Strouhal)数 ,即
根据罗斯柯(A.Roshko)1954年的实验结果,当 大于1000时,斯特劳哈数 近似地等于常数,即 =。
第三十八页,本课件共有48页
三、圆管管径扩大处的局部损失
边界层分离的同时,主流与静止流体之间会产生环状回流区,回流区与主流的分界面形成一个强剪切层,该层内的流体会产生漩涡,使分界面上发生质量、动

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  • 时间2022-01-23