文档介绍：第三讲:
流体及其主要性质
流体运动的基本特性
一、本课的基本要求
⒈理解流体上的作用力、能量、动量之间的关系。
⒉了解流体流动的分类。
⒊掌握层流、紊流、雷诺准数的表达式及物理意义
⒋了解紊流特征。
第一章动量传输
二、本课的重点、难点:
重点:流体流动的两种状态。
难点:层流、紊流的理解。
第一章动量传输
流体上的作用力、能量、动量
作用力:表面力(作用在流体表面上,且与表面积成比例的力)
和体积力(作用在流体内部质点上,与流体质量成比例的力)
第一章动量传输
ï
ï
î
ï
ï
í
ì
。
、
、
。
。
。
,
电磁力等
惯性力
重力
质量力
体积力
运动、流层间有速度差
作用方向与表面平行,
粘性力
切应力
,指向作用面,标量
作用方向与作用面垂直
特征
静压力
运动静止流体
压强
压力
:
)
(
:
)
(
:
:
)
(
能量
ï
ï
î
ï
ï
í
ì
=
×
×
PV
mw
2
1
mgh
3
2
静压能:
动能:
位能:
Pa
m
m
N
V
m
N
由以上分析可知:
⑴ mw/A= 作用力/A = 能量/V
⑵作用力、能量、动量是同类物理量的不同表现形式。相互平衡、传递
及转换,流体的动量传输也就是力、能的平衡与转换的过程。
第一章动量传输
动量
Pa
s
m
s
N
=
×
×
2
t
×
×
A
s
N
mw
§ 流体运动的基本特征
流体的运动特性,主要是指流体在流动条件下,其所具有的相关物理量在
空间和时间上的变化特性—流场特征。
流体流动的分类
流体流动的两种状态
⒈流动状态
层流:所有流体质点只作沿同一方向的直线运动,无横向运动。如国庆大阅兵。
紊流:流体质点作复杂的无规则运动(湍流)。如自由市场。
从层流到紊流之间,一般称为过渡状态。
第一章动量传输
î
í
ì
)。
(
如风机、泵、喷射器等
强制流动:流体因外力作用
自然流动:密度不同产生浮力。
实验观察:图1-2-1 P11
第一章动量传输
在实验的基础上,雷诺提出了确定两种状态相互转变的条件,雷诺准数Re
临界雷诺准数为Rec:流体流动从一种状态转变为另一种状态的雷诺准数Re。
层流紊流Rec上=13800;紊流层流Rec下=2300。
一般取Rec = 2300。
有利于紊流的形成。
î
í
ì
¯
­
­
­
)
(
)
(
)
(
)
(
m
r
粘度
、管径
、密度
流速
d
w
ï
î
ï
í
ì
<
<
>
<
时,为过渡状态
当
时,为紊流状态
当
时,为层流状态
当
上
下
上
下
c
c
c
c
Re
Re
Re
Re
Re
Re
Re
粘性力
惯性力
=
=
=
n
m
r
wd
wd