流体流动阻力VIP专享VIP免费

kgJ/fehupgzwupgz2222222111mNJ/fHgugpzHegugpz2222222111压头损失损失能量①②位能静压能动能外加能量位头压力头动压头外加压头知识回顾2.3流体阻力流体在流动过程中所消耗的部分或全部能量是用来克服流动阻力的，因此，流动阻力的计算很关键。流体阻力的大小与流体的动力学性质（粘度）以及其他因素有关。2.3.1流体粘度的基本知识（1）流体阻力的表现12结论：流体在静止时没有流体阻力实际流体的能量分布OO34fhgu22gp122121PPhhPPff结论：由左式可见，存在流体阻力致使静压能下降。阻力越大，静压强下降就越大。静压强下降就是流体阻力的表现。注意此公式的应用条件（2）流体阻力的来源流体在静止时不承受切向力，但在运动时，层与层之间的阻碍力形成了流体阻力，这种在流体内部发生的相互作用力称为剪切力（也称内摩擦力），内摩擦力是产生流体阻力的根本原因。流体流动状况是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁的粗糙程度、管子的长度、直径均对流体阻力的大小有影响。流体在圆管内分层流动示意图（3）流体的粘度决定流体内摩擦力大小的物理性质成为粘性。衡量粘性大小的物理量---粘度油水比一比谁先漏完？2.3.2流体的粘性和牛顿粘性定律（1）牛顿粘性定律速度分布（速度侧形）：速度沿距离的变化关系。uF0xu=0yYdudy平板间的流体剪应力与速度梯度平板间的流体剪应力与速度梯度dydu牛顿粘性定律：实测发现：YuAF意义：剪应力的大小与速度梯度成正比。描述了任意两层流体间剪应力大小的关系。（2）流体的粘度①物理意义dydu——动力粘度，简称粘度剪应力与速度梯度的关系②单位SI单位制：Pa·s(N·s/m2)物理单位制：P(泊),达因·秒/厘米2cP(厘泊)换算关系：1cp=0.01P=10-3Pa·s=1mPa·s单位：1St=1cm2/s=100cSt=10-4m2/s③运动粘度m2/s水在293K条件下的粘度为1mPa·s(3)影响因素①液体粘度随温度升高而降低，压力影响很小。②气体粘度随温度升高而增大，压力影响很小。但在极高压力下，随压力增加有所增加；而在压力极低情况下也要考虑压力的影响。（4）数据来源各种流体的粘度数据，主要由实验测得。在缺少粘度实验数据时，可按理论公式或经验公式估算粘度。对于压力不太高的气体，估算结果较准，对于液体则较差。(5)混合物的粘度按一定混合规则进行加和对于分子不聚合的混合液可用下式计算iimxloglog常压下气体混合物的粘度，可用下式计算5.05.0MyMyiiim说明：不同流体的粘度差别很大。例如：在压强为101.325kPa、温度为20℃的条件下，空气、水和甘油的动力粘度和运动粘度分别为：空气＝17.9×10-6Pas，ν＝14.8×10-6m2/s水＝1.01×10-3Pas，ν＝1.01×10-6m2/s甘油＝1.499Pas，ν＝1.19×10-3m2/sdydudydua（6）流体类型①牛顿型流体：符合牛顿粘性定律的流体。气体及大多数低分子量液体是牛顿型流体。②非牛顿型流体a——表观粘度，非纯物性,是剪应力的函数。Ⅰ假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。几乎所有高分子溶液或溶体属于假塑性流体。Ⅱ胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大。淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体。Ⅲ粘塑性流体：当应力低于τ0时，不流动；当应力高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。τ0称为屈服应力。如纸浆、牙膏、污水泥浆等。Ⅳ触变性流体：表观粘度随时间的延长而减小，如油漆等。Ⅴ粘弹性流体：既有粘性，又有弹性。当从大容器口挤出时，挤出物会自动胀大。如塑料和纤维生产中都存在这种现象。0du/dyτ粘塑料流体假塑料流体胀塑料流体CBADA-牛顿流体；B-假塑性流体；C-宾汉塑性流体；D-胀塑性流体；牛顿流体与非牛顿流体剪应力与速度梯度的关系2.3.3流体流动的类型---层流及湍流（1）雷诺实验1883年,英国物理学家OsboneReynolds作了如下实验。DBAC墨水流线玻璃管雷诺实验（2）雷诺实验现象两种稳定的流动状态：层流、湍流。用红墨水观察管中水的流动状态(a)层流(b)过渡流(c)湍流湍流：主体做轴向运动，同时有径向脉动；特征：流体质点的脉动。层流：*流体质点做直线运动；*流体分层流动，层...