速度大即为湍流,粘度大即为层流和湍流的本质区别

层流和紊流_百度百科
层流和紊流
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实际液体由于存在粘滞性而具有的两种流动形态。液体质点作有条不紊的运动,彼此不相混掺的形态称为层流。液体质点作不规则运动、互相混掺、轨迹曲折混乱的形态叫做紊流(,乱流)。它们传递动量、热量和质量的方式不同:层流通过分子间相互作用,紊流主要通过质点间的混掺。紊流的传递速率远大于层流。水利工程所涉及的流动,一般为紊流。
简介  雷诺数  表征液流力与粘滞力相对大小,可用以判别流动形态的无因次数,记作Re。雷诺数的定义式为:Re=ρvd/μ 式中ρ、μ为液体的密度和动力粘滞系数;v、d为流动的特征速度和特征长度。雷诺数小时,粘性效应在整个流场中起主要作用,流动为层流。雷诺数大时,紊动混掺起决定作用,流动为紊流。对于同样的液流装置,由层流转换为紊流时的雷诺数恒大于紊流向层流转换的雷诺数。前者称上临界雷诺数,其值随试验条件而变,很不稳定;后者称下临界雷诺数,其值比较稳定,对于一般条件下的管流(圆管直径为特征长度,断面平均流速为特征速度),约为2300。  层流  只存在粘滞切应力。在简单的剪切流中,粘滞切应力:μ
为剪切变形速度,亦即速度沿垂直方向的变化率;μ为动力粘滞系数,只和液体种类及温度有关的常数。此式表达了著名的牛顿内摩擦定律。层流中摩擦阻力及沿程水头损失均与流速的一次方成正比,流速分布呈抛物线型。圆管层流流速分布如图1所示。
 紊流  又称湍流。液体运动呈随机性,即速度、压强等均随时间、空间作不规则的脉动,是紊流的基本特征(图2)。可采用时间平均法,将任一物理量的瞬时值分解为时均值与脉动值,即:
式中u∞、ū∞、u'分别为某一点处沿x方向的瞬时流速、时均流速与脉动流速;p、圴、p'分别为某点处的瞬时压强、时均压强与脉动压强;T为适当选取进行平均的时段。  紊流中除粘滞切应力τ1外,还有紊流附加切应力τt。由纳维-斯托克斯方程导出紊流时均运动的雷诺方程,就会增添紊流附加应力,又称雷诺应力。如紊流时均速度分量仅有ūx=ūx(y),则有:式中vt为紊动交换系数或涡旋运动粘滞系数。和运动粘滞系数υ不同,它不是单由物性决定的常数,而是和流动状态有关的变量。  关于τt或vt的计算,常用L.普朗特提出的动量传递理论,即:式中l为混合长。显然。按照动量传递理论结合实验,已导出紊流的对数型速度分布公式,与实验结果比较接近。与层流相比较,紊流流速分布趋于均匀,摩擦阻力和水头损失增大,在充分发展的紊流中,沿程水头损失与流速的二次方成正比。
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层流和湍流
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流体流动 习题及答案
一、单选题
1.单位体积流体所具有的(
)称为流体的密度。
A 质量;B 粘度;C 位能;D 动能。
2.单位体积流体所具有的质量称为流体的(
A 密度;B 粘度;C 位能;D 动能。
3.层流与湍流的本质区别是(
A 湍流流速>层流流速;
B 流道截面大的为湍流,截面小的为层流;
C 层流的雷诺数<湍流的雷诺数;D 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。
4.气体是(
)的流体。
A 可移动;B 可压缩;C 可流动;D 可测量。
5.在静止的流体内,单位面积上所受的压力称为流体的(
A 绝对压力;B 表压力;C 静压力;D 真空度。
6.以绝对零压作起点计算的压力,称为(
A 绝对压力;B 表压力;C 静压力;D 真空度。
7.当被测流体的(
)大于外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。
A 真空度;B 表压力;C 相对压力;D 绝对压力。
8.当被测流体的绝对压力(
)外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。
A 大于;B 小于;C 等于;D 近似于。
)上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值,称为表压力。
A 压力表;B 真空表;C 高度表;D 速度表。
10.被测流体的(
)小于外界大气压力时,所用测压仪表称为真空表。
A 大气压;B 表压力;C 相对压力;D 绝对压力。
11. 流体在园管内流动时,管中心流速最大,若为湍流时,平均流速与管中心的最大流速的关系为(
A. Um=1/2Umax;
B. Um=0.8Umax;
C. Um=3/2Umax。
12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是(
A. 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关;
B. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关;
C. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关。
13.层流底层越薄(
A. 近壁面速度梯度越小;
B. 流动阻力越小;
C. 流动阻力越大;
D. 流体湍动程度越小。
14.双液体U形差压计要求指示液的密度差(
D. 越大越好。
15.转子流量计的主要特点是(
A. 恒截面、恒压差;
B. 变截面、变压差;
C. 恒流速、恒压差;
D. 变流速、恒压差。
16.层流与湍流的本质区别是:(
A. 湍流流速&层流流速;
B. 流道截面大的为湍流,截面小的为层流;
C. 层流的雷诺数&湍流的雷诺数;D. 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。
17.圆直管内流动流体,湍流时雷诺准数是(
A. Re ≤ 2000;
B. Re ≥ 4000;
C. Re = 。
18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg , 当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为(
A. 74.3kPa;
B. 101kPa;
C. 127.6kPa。
19.在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍,则细管流速是粗管的(
20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是(
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贡献者:最爱miku的胖次
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