流體的流動形式和流速分布
點擊次數(shù)：8625 發(fā)布時間：2016-06-30 03:28:20
1)流速分布
在實際流體中，無論是在管道內(nèi)的流動，還是繞物體流動，都會導(dǎo)致流體的能量受到不同程度的損耗。在研究損耗的過程中人們發(fā)現(xiàn)，管道中的流體存在著兩種不同的流動狀態(tài)，能量的損耗根據(jù)流動狀態(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)點除了沿軸向流動外，還有橫向運動。這樣會造成質(zhì)點間的碰撞，并形成旋渦。因此，流體以紊流方式流動時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狀態(tài)的準則。雷諾系數(shù)的定義是
對于光滑的圓管，當(dāng)Re<2320時流動形式為層流;而當(dāng)Re>2320時為紊流。對非圓形截而的情況，可使用相似直徑。它的換算公式為
式中
A—管道面積;
X—濕周長度。
雷諾系數(shù)的物理意義為流休流動時慣性力和粘性力的比值。雷諾系數(shù)大，表明流動以慣性力為主，流動狀態(tài)為紊流;雷諾系數(shù)小，表明流動以粘性力為主，流動狀態(tài)為層流。
3)馬赫數(shù)
馬赫數(shù)Ma是一個描述流體慣性力和彈性力之比的無量綱參數(shù)。它用流速和聲速之比來表示，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)流動的一個重要參數(shù)，它反映了流體壓縮性對流體的影響。根據(jù)馬赫數(shù)可把流動形式分為亞聲速流動(Ma<1).跨聲速流動(Ma≈1)和超聲速流動(Ma>1)。