1、第五章第五章 层流、紊流及其能量损失层流、紊流及其能量损失51 层流与紊流的概念学习内容回顾一、雷诺试验Velocity profile for laminar flow Velocity profile for turbulent flow管内 层流层流 速度分布 管内 湍流湍流 速度分布v上临界流速上临界流速 (Higher critical velocity)： 由层流转变为湍流时的流速 ；v下临界流速下临界流速 (Lower critical velocity)： 由湍流转变为层流时的流速。v实验证明：实验证明： 上临界流速 大于 下临界流速 。二 . 流态的判别 雷诺数d： 圆管直径
2、v： 断面平均流速： 流体的运动粘性系数 圆管中恒定流动的流态转化仅取决于雷诺数，雷诺数是无量纲量，它表征惯性力与粘性力的比。实验证明，对于圆管， Re=2320时为层流， Re=13800为湍流，Re=232013800为过渡状态，层流和湍流都可能存在，但以湍流居多，一般作湍流看待。因而通常以 Re=2320作为判定层流和湍流的依据。工程上有时取 Recr=2000， 即当 Re2000 时，为层流；当Re2000时，为湍流。52 均匀流的沿程损失一 .沿程水头损失与切应力的关系或二 .沿程水头损失系数53 圆管中的层流流动ux 断面流速是旋转抛物面分布切应力是线性分布管轴处流速最大易于得到
3、流量平均流速管壁处切应力大小EXIT一 .圆管层流流动的断面流速和切应力分布EXIT二 .圆管层流流动的 沿程水头损失系数圆管层流 沿程水 头损 失圆管层流沿程水 头损 失 系数注意到分母中的雷 诺 数含有断面平均流速的一次 项 ，所以 圆管 层 流流 动 的沿程水 头损 失与断面平均流速的一次方成正比。EXIT54 紊流流动的特征 紊流中物理量的表示 紊流附加应力 紊流的半经验理论 紊流流动的近壁特征 流道壁面的类型 紊流流速分布紊流的基本特征是有一个在时间和空间上随机分布的脉动流场叠加到本为平滑和平稳的流场上。所以对于紊流的各种物理量采用取统计平均的处理方法，把瞬时物理量看成平均量与脉动量之和，如 一 . 紊流中物理量的表示ui(t)TtEXIT紊流的基本特征统计平均的方法有多种：对时间、对空间、对集合都可以取平均，在 “ 各态历经 ” 假设成立的前提下，一般采用时间平均法 在对瞬时量取平均时所取的时段 T 应远大于脉动量的振荡周期，远小于流动涉及的时间域尺度，只有这样，才能把平均量定义在空间和时间点上。ui(t)TtEXIT统计平均的方法
