第一节流体的流动状态 内容提要 N1、层流和紊流的概念 N2、上临界速度和下临界速度 N3、重诺数的概念 下4、如何判别流体的流动状态
第一节 流体的流动状态 内 容 提 要 ã 1、层流和紊流的概念 ã 2、上临界速度和下临界速度 ã 3、雷诺数的概念 ã 4、如何判别流体的流动状态
第一节流体的流动状态 1、层流和紊流的概念: 根据粘性流体的流动性质不同,可将其分为层流和紊流 两种流动状态。对于不同的流动状态,流场的速度分布、产 生阻力的原因、方式和大小、以及传热、传质等规律都各不 相同。 英国物理学家雷诺早在1883年通过实验研究指出:自然界 中流体的流动有两种不同的状态,即层流和紊流。雷诺实验 装置如图5-1a所示。水不断由进水口注入水箱A,靠溢流维持 水箱内的水位不变,以保持玻璃管D中的水流为稳定流动。小 容器B内装有重度与水相近但不与水相溶的红色液体。C与K为 调节阀门。微开K阀,使水以很低的速度从玻璃管D中流过
第一节 流体的流动状态 1、层流和紊流的概念： 根据粘性流体的流动性质不同，可将其分为层流和紊流 两种流动状态。对于不同的流动状态，流场的速度分布、产 生阻力的原因、方式和大小、以及传热、传质等规律都各不 相同。 英国物理学家雷诺早在1883年通过实验研究指出：自然界 中流体的流动有两种不同的状态，即层流和紊流。雷诺实验 装置如图5-1a所示。水不断由进水口注入水箱A，靠溢流维持 水箱内的水位不变，以保持玻璃管D中的水流为稳定流动。小 容器B内装有重度与水相近但不与水相溶的红色液体。C与K为 调节阀门。微开K阀，使水以很低的速度从玻璃管D中流过
第一节流体的流动状态 BC (b) 出水进水 图5-1雷诺实验
第一节 流体的流动状态 图5-1 雷诺实验
第一节流体的流动状态 然后再开C阀,使红色液体流入玻璃管,稳定后便可看到一条 明晰的红色直线流不与周围的水相混,这表明流体质点只作沿 管轴线方向的直线运动而无横向运动,如图5-1b。此时沿圆管 截面水是分层流动,各层间互不干扰,互不相混,各自沿直线 向前流动。这种有规则有秩序的流动状态称为层流或片流。 慢慢开大K阀,逐渐增加流速,在一段时间内仍能继续保持玻 璃管内的流动为层流流动。当流速增加到一定值时,管内红色 直线流开始波动,呈现波纹状,如图5-1c所示。这表明层流状 态开始被破坏,流体质点有了与主流方向垂直的横向运动,能 从这一层运动到另一层。如果继续增大管内流速,红色线流就 更剧烈地波动,最后发生断裂,混杂在很多小旋涡中,红色液
第一节 流体的流动状态 然后再开C阀，使红色液体流入玻璃管，稳定后便可看到一条 明晰的红色直线流不与周围的水相混，这表明流体质点只作沿 管轴线方向的直线运动而无横向运动，如图5-1b。此时沿圆管 截面水是分层流动，各层间互不干扰，互不相混，各自沿直线 向前流动。这种有规则有秩序的流动状态称为层流或片流。 慢慢开大K阀，逐渐增加流速，在一段时间内仍能继续保持玻 璃管内的流动为层流流动。当流速增加到一定值时，管内红色 直线流开始波动，呈现波纹状，如图5-1c所示。这表明层流状 态开始被破坏，流体质点有了与主流方向垂直的横向运动，能 从这一层运动到另一层。如果继续增大管内流速，红色线流就 更剧烈地波动，最后发生断裂，混杂在很多小旋涡中，红色液
第一节流体的流动状态 体很快充满全管,把整个管内的水染成淡红色,如图5-1d所示 这表明此时管内的水向前流动时,处于完全无规则的紊乱状态, 这种杂乱无章、相互掺混的流动状态称为紊流或湍流。 2、上临界速度和下临界速度: 由上述操作可见,随着水流速度的增大,水流将由层流状 态过渡到紊流状态。由层流过渡到紊流的临界状态下的流体速 度称为上临界速度,用u表示。 当玻璃管内的水流已经是紊流运动,此时逐渐关小阀门K, 使水流速度逐渐减小,当水流速度减小到一定程度时,紊乱的 红色液体又将重新成为一条明晰的红色直线流,即紊流又
第一节 流体的流动状态 体很快充满全管，把整个管内的水染成淡红色，如图5-1d所示。 这表明此时管内的水向前流动时，处于完全无规则的紊乱状态， 这种杂乱无章、相互掺混的流动状态称为紊流或湍流。 2、上临界速度和下临界速度： 由上述操作可见，随着水流速度的增大，水流将由层流状 态过渡到紊流状态。由层流过渡到紊流的临界状态下的流体速 度称为上临界速度，用uc ′表示。 当玻璃管内的水流已经是紊流运动，此时逐渐关小阀门K， 使水流速度逐渐减小，当水流速度减小到一定程度时，紊乱的 红色液体又将重新成为一条明晰的红色直线流，即紊流又