(1.3.1)--1.3流体流动概述.pdf

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1、流体流动概述流体流动概述1、定态流动与非定态流动、定态流动与非定态流动定态流动：在流动系统中，各截面上流体的流速、压力、密度等物理量不随时间变化仅随位置而变化非定态流动:流体在各截面上的有关物理量随位置而变，又随时间而变.定态流动定态流动不定态流动不定态流动 1.3 流体流动概述流体流动概述 1.3 流体流动概述流体流动概述2、流量与平均流速、流量与平均流速流量流量体积体积流量流量质量质量流量流量单位时间流过管道任一截面的体积量。Vs(Vh)表示，单位：表示，单位：m3 s-1(m3 h-1)单位时间流过管道任一截面的质量。ws(wh)表示，单位：表示，单位：kg s-1(kg h-1)=wV

2、ss质量流量与体质量流量与体积流量的关系积流量的关系 1.3 流体流动概述流体流动概述2、流量与平均流速、流量与平均流速流体在管道截面上各点的流速差异较大，一般在管道中心的流速最大，离管中心距离越远，流速越小，而在紧靠管壁处，流速为零。=AuVs流体单位时间内在流动方向上所流经的距离流速流速流体体积流量与流道截面积之比平均平均流速流速u表示，单位：表示，单位：m s-1=AAGuwVss由于气体体积流量随温度、压力变化，平均流速随之而变，工程上采用质量平均流速质量质量流速流速G表示，单位：表示，单位：kg/(m2 s)除指特别说明，一般除指特别说明，一般所给流速均平均速度所给流速均平均速度 1

3、.3 流体流动概述流体流动概述圆形管道圆形管道=Vd us42圆形管道流量公式圆形管道流量公式=udVs4圆形管道管径公式圆形管道管径公式任务给定任务给定设计选择设计选择选择适宜流速u计算管径d管径圆整，核算流速管径计算步骤管径计算步骤管径规格表示管径规格表示108 4外径108 mm壁厚4 mm内径100 mmDN100公称直径 1.3 流体流动概述流体流动概述流速选取流速选取通常，液体的流速为通常，液体的流速为0.52.0 m/s,气体流速为气体流速为1020 m/s雷诺实验雷诺实验 1.3 流体流动概述流体流动概述流体的流动型态流体的流动型态 1.3 流体流动概述流体流动概述流动流动型态

4、型态层流层流(滞流滞流)湍流湍流(紊流紊流)流体质点沿流向平行运动，无脉动混合作用。流体质点除沿流向平行运动外，各质点作不规则的脉动，相互碰撞与混合。u湍动程度湍动程度湍动程度湍动程度d湍动程度湍动程度湍动程度湍动程度实验表明：实验表明：流动型态=f(d,u,)流体的流动型态流体的流动型态 1.3 流体流动概述流体流动概述雷诺数雷诺数定义定义=duRe根据Re雷诺准数数值来分析判断流型。对圆管内的流动而言：当当Re2000时时，流动为层流流动为层流，此区称为此区称为层流区；层流区；当当Re4000时时，一般出现湍流一般出现湍流，此区称为此区称为湍流区；湍流区；当当2000Re4000时时，流动

5、可能是层流流动可能是层流，也可能是湍流也可能是湍流，与与外界干扰有关外界干扰有关，该区称为不稳定的该区称为不稳定的过渡区过渡区。Re表示流体流动过程中惯性力与黏性力之比。在应用Re判别流动的型态时，一定要对应相应的流动情况。1.3 流体流动概述流体流动概述非圆形管的当量直径非圆形管的当量直径水力半径：流体在流道里的流通截面A与润湿周边长Lp之比，即=LrApH对于直径为d的圆形管子，流通截面积d42润湿周边长度Lp=d,故或=2444rddddrHH推广到非圆形管，采用4倍水力半径来代替，称为当量直径即=LdrApeH44 1.3 流体流动概述流体流动概述对于圆形管2=44=edd/dd对于套管的环隙，当外管的内径为d2，内管的外径为d1ed(dd)/(dd)dd=4-4+=-22121221对于边长分别为a与b的矩形管=42+=2+edab(ab)ab(ab)当流体流经截面面积相等时当流体流经截面面积相等时，方形管路比矩形管路摩方形管路比矩形管路摩擦损失少；圆形管路比方形管路摩擦损失小擦损失少；圆形管路比方形管路摩擦损失小。从减少摩擦从减少摩擦损失的观点来看损失的观点来看，圆形截面最佳圆形截面最佳。1.3 流体流动概述流体流动概述