流體的流動形式和流速分布
點擊次數：5989 發布時間：2016-06-30 03:28:20
1)流速分布
在實際流體中，無論是在管道內的流動，還是繞物體流動，都會導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現，管道中的流體存在著兩種不同的流動狀態，能量的損耗根據流動狀態的不同而有所差別。這兩種狀態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。
層流狀態的流速在管道中心處為最大，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。
紊流狀態的流體質點除了沿軸向流動外，還有橫向運動。這樣會造成質點間的碰撞，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
雷諾系數Re是一個與管道內流速v、管道直徑D和流體粘度v有關的參數，用它可作為判別流動狀態的準則。雷諾系數的定義是
對于光滑的圓管，當Re<2320時流動形式為層流;而當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。雷諾系數大，表明流動以慣性力為主，流動狀態為紊流;雷諾系數小，表明流動以粘性力為主，流動狀態為層流。
3)馬赫數
馬赫數Ma是一個描述流體慣性力和彈性力之比的無量綱參數。它用流速和聲速之比來表示，即
式中
Ma-馬赫數;
v—流體的軸向平均流速;
c—聲速。
馬赫數是影響可壓縮流體(氣體)流動的一個重要參數，它反映了流體壓縮性對流體的影響。根據馬赫數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)。
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