2+W-a++P+Zhu+z.2g8298pgpg1tttWo=lle动头！Zhi=H,静非头位张头ggumlum2Z.+ PL-H.2+22+P2+H,+2,+2g2gpgpg应用管道中流体的流量；管道中流体的压力；管道中流体的流向；管道中流体流动需要的功率；管路计算一一阻力损失流体流速或流量的测量应用要点合理确定衡算系统（不可压缩的连续稳定流动）；合理选取计算截面（便于计算）：注意单位的一致性。【例题3.1.3】采用水射器将管道下方水槽中的药剂加入管道中，已知文丘里管截面1-1处内径为50mm，压力为0.02MPa（表压），喉管（截面2-2）内径为15mm。当管中水的流量为7m/h时，可否将药剂加入管道中？（忽略流动中的损失）解：先假设没有药剂被吸入管道，此时在截面1-1和截面2-2之间列伯努利方程：wiL+PL=uiz+PaE,22PP27/3600122m=9y-=0.99ms2一元&0.785x0.052=40.05P11.0m/s=0.99m0.015dz压力以绝压表示，则P，=1.0133×10°+0.02×10%=1.2133×10Pa可以解出P(us-u)=6.13x104PaP2=Pr-取水槽液面3-3为位能基准面，假设支管内流体处于静止状态，则2-2和3-3截面的总能量分别为EPa+z.g=90.7J/kgEs=Pa=101.3JkgE,>E,p6
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所以药剂将自水槽流向管道例题小结：遇到此类问题，我们往往先假设，假设一种比较简单的情况，通过计算来验证假设是否正确。在这我们还要注意一个知识点的应用，即沿着流体的流动方向，流体的总机械能是降低的，所以我们可以比较不同管道截面的机械能大小来确定流体的流向。【本节小结】本讲课主要讲了第三章流体流动中管流系统的质量和能量衡算，要求能够利用不可压缩流体管内流动的连续性方程进行流速变化情况的计算，能够利用总能量衡算方程和机械能衡算方程进行流速、静压力等的相关计算。【本堂课程的思考题】（1）用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？（2）当布水孔板的开孔率为30%时，流过布水孔的流速增加多少？（3）拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系，试简述这种关系，并说明该方程的适用条件。（4）在管流系统中，机械能的损耗转变为什么形式的能量？其宏观的表现形式是什么？（5）对于实际流体，流动过程中若无外功加入，则流体将向哪个方向流动？（6）如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率？【作业】P106, 3, 4【本讲课程的引入】流体流动时需要克服阻力，消耗机械能，归根结底是由于现实中的流体具有粘性，而我们通常所说的理想流体正是忽略了粘性的作用，但是工程中粘性往往是不能忽视的。下面我们就来看看流体的粘性会对流体流动产生怎样的影响。S3-2流体流动的内摩擦力一、流体的流动状态（一）流体流动的两种运动状态层流（滞流）：不同径向位置的流体微团各以确定的速度沿轴向分层运动，层间流体互不掺混。一一流速较小时湍流（紊流）：各层流体相互掺混，流体流经空间固定点的速度随时间不规则地变化，流体微团以较高的频率发生各个方向的脉动。一当流体流速增大到某个值之后。这个值就是临界1
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雷诺数。（二）判别雷诺数式中U一特征速度：L一特征尺度，对于圆管，常采用管径。Re=Pul对于圆管内的流动：Re<2000时，流动总是层流型态，称为层流区；Re>4000时，一般出现瑞流型态，称为流区；2000<Re<4000时，有时层流，有时湍流，处于不稳定状态，称为过渡区；取决于外界干扰条件。雷诺数的特征速度与特征尺度表3.2.1雷诺数的特征速度与特征尺度绕球体或柱体流动沿平壁流动管内流动流动形式→ufd远处速度来流速度截面平均速度特征速度uoUmwo管道直径球体或柱体直径离前缘距离特征尺度ddx临界值5X10520003X105二、流体流动的内摩擦力（一）实际流体具有粘性比如容器中被搅动的水最终会停止运动。流体具有“粘滞性”，使得流体具有“内摩擦"的作用，因而流动的流体内部存在内摩擦力，这种内摩擦力传递到固体壁面处，形成壁面摩擦力，即流动阻力。口内摩擦力是流体内部相邻两流体层的相互作用力，称为剪切力；口单位面积上所受到的剪力称为剪切应力。（二）粘性流体的内摩擦实验u=Uu=oU=ULt=0粘性流体粘性流体YVZEZDU=0u=oU=O内摩擦力两平行平板间距为Y，初始状态为静止状态。当0时，上板以速u向右运动，由于流体对于固体壁面的“粘附性”，紧贴上板表面的流体与上板不发生相对位移，因此紧贴上板的流体层和板一起以相同的速度u运动。由于流体粘性的作用，该层流体在带动相邻的下层流体一起8
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运动的同时，还受下层流体的制作用。结果就是，板间各层流体作平行于板的运动，各层流体的速度沿垂直于平板的方向逐层减慢，直至下板壁面处为0。紧贴板表面的流体与板表面之间不发生相对位移，称为无滑移。壁面处的摩擦力称为壁面抑制流动的力，也就是流体流动的阻力。u-U4ZZ流体内部：内摩擦力（剪切力）F速度分布y固体壁面：壁面摩擦力（剪切力）Au=OX(三)牛顿黏性定律欲维持上板的运动，必须有一个恒定的力F作用于其上。如果流体呈层流运动，则FUAY流体的粘度流体速度的减少值作用于单位面积上的力正比于在距离Y内流体速度的减少值，此比例系数μ称为流体的粘度。微分形式：dux一垂直于流动方向的速度T=-KAdy梯度，s1剪切应力，或称动力粘性系数，或称动内摩擦力，Nn力粘度，粘度负号表示剪切应力的方向与速度梯度的方向相反牛顿粘性定律指出：相邻流体层之间的剪切应力，即流体流动时的内摩擦力T与该处垂直于流动方向的速度梯度成正比。(四)动力黏性系数tμ=H一一动力粘性系数，或称动力粘度，粘度du,dy运动粘度V=A粘度是流体的物理性质msp粘度的影响因素粘度随流体种类不同而不同，并随压强、温度变化而变化（1）流体种类：一般地，相同条件下，液体的粘度大于气体的粘度。（2）压强：气体的粘度随压强的升高而增加，低密度气体和液体的粘度随压强的变化较小。9
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对常见的流体，如水、空气等，粘度随压强的变化不大，一般可忽略不计。（3）温度：是影响粘度的主要因素。水及空气在常压下的粘度空气水温度μX103[Pa·s]℃μX103 [Pa·s]0.0171601.79210.018131.0050200.65600.01908400.019990.4688600.020470.3565800.021731000.2838当温度升高时，液体的粘度减小，气体的粘度增加(五)流体类别流体粘性具有较大差别，有一大类流体遵循牛顿定律一一牛顿流体所有气体和大多数低分子量的液体均属于此类流体，如水、汽油、煤油、甲苯、乙醇等黏塑性流体泥浆、中等含固量的悬浮液1TA假塑性流体橡胶、油漆、尼龙等牛顿流体.胀塑性流体生面团、浓淀粉糊等理想流体5dudy【本节小结】本讲课主要讲了流体流动过程中阻力损失的起因及影响因素。本讲内容在刚学习时会感觉比较抽象，但随着学习的深入，我们能更好的理解流体流动的内摩擦力。【思考题】（1）简述层流和流的流态特征。（2）什么是“内摩擦力”？简述不同流态流体中“内摩擦力"的产生机理。（3）流体流动时产生阻力的根本原因是什么？10
10 ᇍᐌ㾕ⱘ⌕ԧˈབ∈ǃぎ⇨ㄝ㉬ᑺ䱣य़ᔎⱘব࣪ϡˈϔ㠀ৃᗑ⬹ϡ䅵DŽ ˄˅⏽ᑺ˖ᰃᕅડ㉬ᑺⱘЏ㽕㋴DŽ ∈ঞぎ⇨ᐌय़ϟⱘ㉬ᑺ ᔧ⏽ᑺछ催ᯊˈ⎆ԧⱘ㉬ᑺޣᇣˈ⇨ԧⱘ㉬ᑺࡴ Ѩ ⌕ԧ㉏߿ ⌕ԧ㉬ᗻ᳝䕗Ꮒ߿᳝ˈϔ㉏⌕ԧ䙉ᕾ⠯乓ᅮᕟˉü⠯乓⌕ԧ ᠔᳝⇨ԧ᭄Ԣߚᄤ䞣ⱘ⎆ԧഛሲѢℸ㉏⌕ԧˈབ∈ǃ≑⊍ǃ✸⊍ǃ⬆㣃ǃЭ䝛ㄝ ⊹⌚ǃЁㄝ䞣ⱘ ⍂⎆ ‵㛊ǃ⊍ⓚǃሐ啭ㄝ ⫳䴶ಶǃ⌧⎔㉝㊞ㄝ Ǐᴀ㡖ᇣ㒧ǐ ᴀ䆆䇒Џ㽕䆆њ⌕ԧ⌕ࡼ䖛Ё䰏ᤳ༅ⱘ䍋ঞᕅડ㋴DŽᴀ䆆ݙᆍ߮ᄺдᯊӮᛳ㾝 ↨䕗ᢑ䈵ˈԚ䱣ⴔᄺдⱘ⏅ܹˈ៥Ӏ㛑དⱘ⧚㾷⌕ԧ⌕ࡼⱘݙᨽ᪺DŽ Ǐᗱ㗗乬ǐ ˄˅ㅔ䗄ሖ⌕␡⌕ⱘ⌕ᗕ⡍ᕕDŽ ˄˅ҔМᰃ“ݙᨽ᪺˛“ㅔ䗄ϡৠ⌕ᗕ⌕ԧЁ“ݙᨽ᪺“ⱘѻ⫳ᴎ⧚DŽ ˄˅⌕ԧ⌕ࡼᯊѻ⫳䰏ⱘḍᴀॳᰃҔМ˛