上海海洋大学工程学院课件.ppt

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1、上海海洋大学工程学院层流和湍流主讲教师:兰雅梅二、雷诺实验、层流和湍流一、问题的研究背景一、问题的研究背景粘性流体恒定总流的能量方程(伯努利方程)：z——单位重量流体具有的位置势能；——单位重量流体具有的压强势能；——单位重量流体具有的动能；——单位重量流体从断面1到断面2的能量损失(水头损失)。图1恒定总流的能量方程示意图早在19世纪初，水力学家发现：由于流体具有粘性，在不同的条件下，流体的断面流速分布不同，因此流体的能量损失规律也不同。图2不同条件下的圆管流速分布图雷诺生平简介二、雷诺实验、层流和湍流实验装置实验现象实验结论实验

2、装置测压管测水头损失：（恒压水箱、墨盒、实验管段、计量水箱）层流:过渡流:湍流:实验现象(a)平稳而鲜明的细色线(b)振荡摇摆的波形色线(c)色线破裂扩散层流湍流：上临界流速湍流层流：下临界流速层流过渡流湍流层流是指在流速较小时，流体质点作有条不紊的有序的直线运动，水流各层质点互不掺混。过渡流是层流与湍流之间的过渡阶段。湍流亦称紊流，是指随流速增大，流体质点作极不规则的运动，流层不稳定，质点相互掺混。例：毛细血管中血液流动，流速很小的细直管道流动等。例：输油输水管道，天然河道，大气环流，动脉中血液的流动等。用颜色水观察水流形态（可操

3、作性差）雷诺等人发现：临界流速由量纲分析得到无量纲量：用临界流速判断（缺乏普遍性）（圆管流动：）实验结论1:流动形态判别临界雷诺数Re数表示流体的惯性力和粘性力的量级之比粘性力——抑制小扰动，促使流动趋于稳定惯性力——使小扰动的作用保持和强化，促使流动趋于紊动流速较小（Re数较小）粘性力起主导作用层流流速较大（Re数较大）惯性力起主导作用湍流实验结论2:雷诺数Re实验结论3:与V的关系当流动为层流时沿程水头损失为，；当流动为湍流时沿程水头损失为，。小结层流（有序性）流速小颜色水不与清水掺混流体质点作有条不紊的运动湍流（无序性）流速大

4、颜色水快速而完全地与清水掺混流体质点运动轨迹不规则