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流體的流動(dòng)形式和流速分布

點(diǎn)擊次數(shù):7744 發(fā)布時(shí)間:2016-06-30 03:28:20
1)流速分布
在實(shí)際流體中,無論是在管道內(nèi)的流動(dòng),還是繞物體流動(dòng),都會(huì)導(dǎo)致流體的能量受到不同程度的損耗。在研究損耗的過程中人們發(fā)現(xiàn),管道中的流體存在著兩種不同的流動(dòng)狀態(tài),能量的損耗根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)的不同而有所差別。這兩種狀態(tài)分別稱為層流和紊流(湍流)。層流和紊流的流速分布如圖1.2所示。
流速分布的形狀圖
層流狀態(tài)的流速在管道中心處為*大,沿半徑方向分層遞減。層次之間互不干涉。流速分布的輪廓為拋物線形狀。
紊流狀態(tài)的流體質(zhì)點(diǎn)除了沿軸向流動(dòng)外,還有橫向運(yùn)動(dòng)。這樣會(huì)造成質(zhì)點(diǎn)間的碰撞,并形成旋渦。因此,流體以紊流方式流動(dòng)時(shí)所消耗的能量比層流方式要大得多,而且在管道中心處的流速也降低了。
2)雷諾系數(shù)
雷諾系數(shù)Re是一個(gè)與管道內(nèi)流速v、管道直徑D和流體粘度v有關(guān)的參數(shù),用它可作為判別流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則。雷諾系數(shù)的定義是
雷諾系數(shù)公式
對(duì)于光滑的圓管,當(dāng)Re<2320時(shí)流動(dòng)形式為層流;而當(dāng)Re>2320時(shí)為紊流。對(duì)非圓形截而的情況,可使用相似直徑。它的換算公式為
雷諾系數(shù)公式
式中
A—管道面積;
X—濕周長度。
雷諾系數(shù)的物理意義為流休流動(dòng)時(shí)慣性力和粘性力的比值。雷諾系數(shù)大,表明流動(dòng)以慣性力為主,流動(dòng)狀態(tài)為紊流;雷諾系數(shù)小,表明流動(dòng)以粘性力為主,流動(dòng)狀態(tài)為層流。
3)馬赫數(shù)
馬赫數(shù)Ma是一個(gè)描述流體慣性力和彈性力之比的無量綱參數(shù)。它用流速和聲速之比來表示,即
馬赫數(shù)公式
式中
Ma-馬赫數(shù);
v—流體的軸向平均流速;
c—聲速。
馬赫數(shù)是影響可壓縮流體(氣體)流動(dòng)的一個(gè)重要參數(shù),它反映了流體壓縮性對(duì)流體的影響。根據(jù)馬赫數(shù)可把流動(dòng)形式分為亞聲速流動(dòng)(Ma<1).跨聲速流動(dòng)(Ma≈1)和超聲速流動(dòng)(Ma>1)。

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