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流體的流動(dòng)形式和流速分布
點(diǎn)擊次數(shù)：9963 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(wú)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(guò)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。
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
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
式中
A—管道面積;
X—濕周長(zhǎng)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(wú)量綱參數(shù)。它用流速和聲速之比來(lái)表示，即
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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