中国矿业大学出版流体力学第5章

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1、伏崖裁街殴蠢补忌末晦敦逛窿嗽鲸檬翟缆陆圈佃财畸陆措硬昌刨同冤穗柑中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力5 51 1 流动阻力分类流动阻力分类粘性流体在运动过程中要縻擦发热，消耗能量。粘性流体在运动过程中要縻擦发热，消耗能量。液体运动能量损失液体运动能量损失 是工程中必须计算的问题。是工程中必须计算的问题。一、沿程阻力及沿程一、沿程阻力及沿程 阻力损失阻力损失1、沿程阻力：流体、沿程阻力：流体 沿管路直线段流沿管路直线段流 动时的摩擦阻力。动时的摩擦阻力。图图 流体沿管路流动阻力损失流体沿

2、管路流动阻力损失啊佃请说航肇唁褐腕裙林税伞童槛氰辰酉席缆瞅利沥蛮涧盟昆兴键粗毖粤中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力2、沿程阻力损失、沿程阻力损失 ：流体沿程流动时克服其摩擦阻力：流体沿程流动时克服其摩擦阻力 所损失的能量。所损失的能量。式中式中 ：沿程阻力系数（与流态有关，可计算或沿程阻力系数（与流态有关，可计算或查图）；查图）；管路直线长度和直径，管路直线长度和直径， ；管路断面的平均速度，管路断面的平均速度， 。二、局部阻力及局部阻力损失二、局部阻力及局部阻力损失1、局部阻力：流体流经局部管件时引起流体结构的再、局部阻力：

3、流体流经局部管件时引起流体结构的再 调整（质点强烈碰撞、与管壁冲击、产调整（质点强烈碰撞、与管壁冲击、产 生旋涡等）所形成的阻力。生旋涡等）所形成的阻力。滩挠验献鹿纷朵挖彭逊廉饯檬额憋贾枝悍坯凑祸庄曳毁剐倍诉灾彝才曲泡中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章总流动阻力损失总流动阻力损失 ：第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力2、局部阻力损失局部阻力损失 ：流体流经局部管件时克服其阻力：流体流经局部管件时克服其阻力 所损失的能量。所损失的能量。式中式中 ：局部阻力系数（可查表或计算）；局部阻力系数（可查表或计算）；局部管件断面后的平均速度局部管件断面后的平均速度 。遮嫂

4、孪槽毯找侗陡抵怯些踊滇咖忆掷纠腹瘸垫燎徘棠类检梗峻佯土贞础锡中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力5 52 2 粘性流体的两种流动状态粘性流体的两种流动状态一、雷诺实验一、雷诺实验图图5-1 雷诺实验装置雷诺实验装置层层 流流紊紊 流流过渡状态过渡状态图图5-2 流动状态流动状态1 1、流体运动状态、流体运动状态 层层 流：速度较小，各质点互不混杂，作平行管轴流：速度较小，各质点互不混杂，作平行管轴 的直线运动。的直线运动。 紊紊 流：速度较大，各质点呈现强烈混杂的运动。流：速度较大，各质点呈现强烈混杂的运动。英国物理学家雷诺（英

5、国物理学家雷诺（ReynoldsReynolds）在）在18831883年通过大量观察各种不同直径年通过大量观察各种不同直径玻璃管中水流，总结出的流动状态。玻璃管中水流，总结出的流动状态。稼额瞩生琉称仆崎汇围馒置哪藕毫缮视倡缸倘督且允桓媳钠横呐呻甲久霜中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章紊流区紊流区（1）先从）先从 实验，得实验，得 到到 曲线曲线 ；（2）再从）再从 实验，实验，得得 到到 曲线曲线 ； 大大小小大大小小第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力2、沿程损失与流动状态的关系、沿程损失与流动状态的关系 实验：通过改变管中速度实验：通过改变管中速度 大小，

6、获得不同流态，测大小，获得不同流态，测 量出实验管的量出实验管的 ，从而求出不同流态下，从而求出不同流态下 。层流区层流区过渡过渡图图5-3 与与 关系关系则则 或或 与流动状态有关。与流动状态有关。下临界速度下临界速度 : 层流状态；层流状态；：过渡状态；：过渡状态；上临界速度上临界速度 : 紊流状态。紊流状态。高停克陪拙颖绞搂臣莽讯符般氯寒察任挤斯铱呻厉狭贝几莽盂糊瞄纵赚榴中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力二、流动状态的判别二、流动状态的判别 雷诺数雷诺数 1、雷诺数、雷诺数 圆圆 管：管： 非圆管：非圆管： 2、流态判别

7、：、流态判别： 有压流：有压流： 为层流；为层流； 无压流：无压流：为紊流；为紊流； 为层流；为层流； 为紊流。为紊流。 （无压流受外界干扰大，（无压流受外界干扰大， 层流变紊流更容易）层流变紊流更容易）（量纲分（量纲分析法获得）析法获得）邯乞刀绢腊隶泻丰使尝漱札箍西翰叫菊舍伪博舆射反洞蔷板鄙坊坟身盟品中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 已知：温度已知：温度 的水在直径的水在直径 的管中流动，的管中流动， 流量流量 。 求：管中的水流状态？求：管中的水流状态？第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 解：水的运动粘度（查表解：水的运动粘度（查表1-3）：）：而：而：

8、则：管中水的流动为紊流。则：管中水的流动为紊流。 例题例题 5-1 5-1：洒却香上彭马帖岔纶侥项牛憾史奄碟掠矮臃条总束每白贷随形与控罩迸戍中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 已知：矩形水槽中水深已知：矩形水槽中水深 ，槽宽，槽宽 。为。为使使 水为层流，水的平均速度应为多少？已知运动粘水为层流，水的平均速度应为多少？已知运动粘 度度 。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 解：属于无压流，为使水为层流，必须解：属于无压流，为使水为层流，必须而：而：即：当即：当 时，槽中的水流为层流。时，槽中的水流为层流。 例题例题 5-2 5-2：则：则：氏讲柱沾陨凯顿砒辅凋

9、云洱实探划沿颁骸纂砂蔽涯宠呻病军红焙矫佩杠澡中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 已知：液压油在直径已知：液压油在直径 的管中流动，的管中流动， 。试试 判别温度分别为判别温度分别为50（ ）和和20 （ ）时油的流态。）时油的流态。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 解：油温解：油温50：例题例题 5-3 5-3：则：管径一定时，管中液体的流态取决于流速和温度。则：管径一定时，管中液体的流态取决于流速和温度。油温油温20：，为紊流。，为紊流。，为层流。，为层流。琼凳揭置蔓讶崎怎趋辜象即她授减掌僻泻刹略昌慕众苏萝导扣邹明温依苍中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿

10、业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力绕流绕流流动状态的判别：流动状态的判别：层流层流 层流绕流：流体绕物体流动时，物体后无旋涡；层流绕流：流体绕物体流动时，物体后无旋涡； 紊流绕流：流体绕物体流动时，物体后有旋涡。紊流绕流：流体绕物体流动时，物体后有旋涡。 ：紊流紊流 图图 绕流运动绕流运动 绕流速度；绕流速度； 固体特征长度（如机翼弦长、球体直径）。固体特征长度（如机翼弦长、球体直径）。 轩撕晌韵贰叠匠希对贱囤螟韭牟鸥壬辞臃孽谦酪泞即正馅束第泊妈院租争中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力5 53

11、3 附面层和管流起始段的概念附面层和管流起始段的概念 附面层：靠近物体表面、粘性力相当大（如轮船拖附面层：靠近物体表面、粘性力相当大（如轮船拖 曳阻力）、曳阻力）、影响速度分布规律影响速度分布规律的流层。的流层。一、附面层的形成（了解）一、附面层的形成（了解） 起始段长度：层流起始段长度：层流 ；紊流；紊流 。 二、二、圆管进口起始段概念圆管进口起始段概念1、管流起始段管流起始段：流体从外界（或大容器）进入直管时，：流体从外界（或大容器）进入直管时， 速度分布不断发生变化速度分布不断发生变化的流段。的流段。2、起始段的意义：、起始段的意义：赤斌针魁晃川口骸且擞溢棋拔躁牧蔚奶唬纬绝锄蒜痛右秆随狗

12、屏纯宜淤蛮中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 速度测定位置的选择：速度测定位置的选择：起始段后，管内流速分布达到稳定状态。起始段后，管内流速分布达到稳定状态。层流运动：按抛物线规律分布，此时：层流运动：按抛物线规律分布，此时： 。紊流运动：按对数曲线规律分布，测速布点按规定。紊流运动：按对数曲线规律分布，测速布点按规定。管内层流运动：管内层流运动：管内紊流运动：管内紊流运动：速度测量布点是按起始段速度测量布点是按起始段后速度分布规律制定的。后速度分布规律制定的。则起始段内速度分布无固则起始段内速度分布无固定规律，不能速度测量。

13、定规律，不能速度测量。挑器蕉号疯脉豺组桥渠剩趾御陨锦餐苗嘴牲伏杭莆线桓渐椅巴横约迸硷被中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章一、层流运动一、层流运动：（注：公式不推导，红颜色要知道）（注：公式不推导，红颜色要知道） 应用：流体粘度较高或速度较低的石油、化工、液应用：流体粘度较高或速度较低的石油、化工、液 压等管道和缝隙流的流动规律及沿程阻力系数计算。压等管道和缝隙流的流动规律及沿程阻力系数计算。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力5 54 4、6 6 圆管中的层流运动和紊流运动圆管中的层流运动和紊流运动1、层流速度分布、层流速度分布：（通过：（通过 ）。）。当：当：

14、 ：图图5-9 圆管中的层流速度分布圆管中的层流速度分布 与切应力分布与切应力分布 以管轴为中心的旋以管轴为中心的旋 转抛物面。转抛物面。株冒愈莽畴剿滤立抗虫翱妊津兹嘻俗胶柬遮磁遮翟溢赶存屉骡驾尔癣榨辑中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章b b、只对流动整体而言。即：、只对流动整体而言。即： ; ;第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力2、内摩擦切应力分布：、内摩擦切应力分布：沿半径沿半径 线性分布（管壁处最大）。线性分布（管壁处最大）。3、流量和平均流速：、流量和平均流速：流量：流量：平均流速：平均流速：显然：显然：注意：注意：a a、切应力、切应力内部内部相互抵

15、消相互抵消; ; c c、 方向向后方向向后(见后面见后面P40受力分析图受力分析图)。指指 慢速流层对快速流层的作用。慢速流层对快速流层的作用。寸创第酬点信阀勺市饥刽递诌墅溪留件连伞拘戍社峪漏礁臼碳臃商雇脂抓中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力4、层流沿程阻力损失及系数：、层流沿程阻力损失及系数：沿程阻力系数沿程阻力系数如犹阎辟凋扎似旱球琉颗状晋盏篡瘴拱佰美酚珍蝎利汁坛待朽曳梧呆深醚中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 已知：在长度已知：在长度 ，直径，直径 管中输送密度管中输送密度 原油。当流量原油。

16、当流量 时，求时，求 油温分别为油温分别为 （ ）和）和 （ ）时的沿程阻力损失）时的沿程阻力损失 和因克服沿和因克服沿 程阻力所造成的功率损失程阻力所造成的功率损失 =？第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 解：解：则：则：例题例题 5-4 5-4：吧蚁周呵箩轨荆恭华多无苞唱箱联虽拯灰纬秋惧秀勘教肃茬纺下刘莉言帜中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章注：液体加热运行可减少注：液体加热运行可减少 流动阻力（流动阻力（ ）。）。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力则：则：液体流动阻力损失液体流动阻力损失则：则：孜遗弯缉木激鸭器慰辩兵旁辐瞅箱钻问舔践望军跪茬怒轿匆

17、牡涧捉疙人浑中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章a a速度恒定，代表稳定流；速度恒定，代表稳定流；b b速度作小幅变化，可近似稳定流；速度作小幅变化，可近似稳定流；c c为随机流动（紊流或湍流）。为随机流动（紊流或湍流）。需要解决的问题：需要解决的问题：将紊流运动变成不随时间变化的稳定流动，使前述将紊流运动变成不随时间变化的稳定流动，使前述伯努力方程、动量方程等公式均适用。伯努力方程、动量方程等公式均适用。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力工程中常见的紊流运动工程中常见的紊流运动（下图）。（下图）。c 二、紊流运动：（工程中常见是紊流）。二、紊流运动：（工程中常

18、见是紊流）。兢躺柄悟旭伎弓僚畔椿瑟瑚吻方掂炮器柴裁肇姬苹捕战篡筛方垢戊塑嗡彤中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力1 1、脉动现象和时均化概念、脉动现象和时均化概念（1 1） 和和 的脉动现象：的脉动现象：流动参数随时间变化的现象。流动参数随时间变化的现象。 图图5-22 经过管道空间点经过管道空间点 方向瞬时、脉动和时均速度方向瞬时、脉动和时均速度（2）瞬时速度、脉动速度、时均流速）瞬时速度、脉动速度、时均流速 ：瞬时速度的平均值。瞬时速度的平均值。 ：瞬时速度。：瞬时速度。 ：时均速度。：时均速度。 上下跳动幅值的平均值相等。

19、上下跳动幅值的平均值相等。（大小方向不变）（大小方向不变）随随 变化，则为非稳定流，怎办？变化，则为非稳定流，怎办？ ：脉动速度。：脉动速度。则：则：空间点空间点瑚吵裳辙俄窘鼓危钢捎汀丁床帽误乓召名迅领尖货肇追痰号锰还唯程辫曰中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 即：即： 因此：有了因此：有了 和和 ，则紊流运动可看作不随时间变化的，则紊流运动可看作不随时间变化的 稳定流动，前述伯氏、动量方程等公式均适用。稳定流动，前述伯氏、动量方程等公式均适用。 同理：时均压力也可认为是大小不变的平均值。同理：时均压力也可认为是大小不变的平均

20、值。2、速度分布、速度分布层流边层层流边层：速度按抛：速度按抛 物线规律物线规律：速度按对：速度按对数曲线规律数曲线规律图图5-25 紊流速度分布与切应力分布紊流速度分布与切应力分布过渡层过渡层紊流核心紊流核心猴拒与符殿功坦逞贩掠券蓖级哥饵显稀瑟嘎决凹哼狗畔白宏幻诗萧睫鞘携中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力3、内摩擦切应力分布、内摩擦切应力分布包括：包括： 沿主流方向运动产生的粘性切应力沿主流方向运动产生的粘性切应力 ： 垂直主流方向脉动产生附加切应力垂直主流方向脉动产生附加切应力 ：仍沿半径线性分布仍沿半径线性分布4、沿程阻

21、力损失及系数：、沿程阻力损失及系数：紊流沿程阻力系数。与管子粗糙度有关，可紊流沿程阻力系数。与管子粗糙度有关，可计算或查表。计算或查表。5、水力光滑管与水力粗糙管、水力光滑管与水力粗糙管（ 较小时，较小时， 起主导作用）起主导作用）（ 较大时，较大时， 起主导作用）起主导作用）(量纲分析推导量纲分析推导)编恒升活诱目悦功虽巫烃喝窖伎便甲锚日钻尧皇藻依干屎煮说隶鲤粳它邪中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章：层流底层。：层流底层。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力：管子的绝对粗糙度；：管子的绝对粗糙度；：光滑管；：光滑管；：粗糙管；：粗糙管；：过渡管。：过渡管。图图

22、 5-24 水力光滑管与粗糙管水力光滑管与粗糙管（经验）（经验）（层流底层厚度取决于流速）（层流底层厚度取决于流速）：管子的相对粗糙度；：管子的相对粗糙度；由于材料、加工、使用条件和年限影响，管子内壁总是凹凸不平。由于材料、加工、使用条件和年限影响，管子内壁总是凹凸不平。 （光滑或粗糙管与（光滑或粗糙管与 计算有关）计算有关）锅鸯袜绸益己骋啤俭淑退庸手惮骆浇涉螟们她帆苞圆拄幻徐沪岭弊侗披楷中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章设：粘性流体速度为设：粘性流体速度为 （均匀分布）；（均匀分布）； 物体为平板，与来流速度平行。物体为平板，与来流速度平行。第五章第五章 粘性流动及

23、阻力粘性流动及阻力 5 53 3 附面层和管流起始段的概念附面层和管流起始段的概念1、附面层：靠近物体表面、粘性力相当大（如轮船拖、附面层：靠近物体表面、粘性力相当大（如轮船拖 曳阻力）、曳阻力）、影响速度分布规律影响速度分布规律的流层。的流层。一、附面层的形成一、附面层的形成沿沿 方向壁面对流体影响渐弱，速度逐渐接近方向壁面对流体影响渐弱，速度逐渐接近 。沿沿 方向，随方向，随 ，质点交换增多，速度均，质点交换增多，速度均匀化（速度分布变陡），则沿匀化（速度分布变陡），则沿 到达到达 变慢。变慢。 库御徽墓执呸乘僧烈盔青嘉结翔捉掂曝少件硕雌左睬怠甸阉舰句科勤乡惠中国矿业大学出版流体力学第5章

24、中国矿业大学出版流体力学第5章附面层外边界附面层外边界 层流附面层层流附面层 过渡区过渡区 第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力紊流附面层紊流附面层 图图5-4、5层流底层层流底层 抛物线抛物线对数曲线对数曲线2、附面层外边界：沿、附面层外边界：沿 方向方向 的点边成的面。的点边成的面。3、附面层厚度、附面层厚度 ：沿：沿 方向逐渐变厚。方向逐渐变厚。附面层由层流附面层由层流过渡过渡 紊流。紊流。 随随 ，允绦哭毯缩脏求心半镍柠收奸翌讣营辜符故挺吗鉴尾鼠溢语荚胞习粉硝才中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 起始段长度：层流起始段长度：层流 ；紊流；紊流 。 第五章

25、第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力二、二、圆管进口起始段概念圆管进口起始段概念1、管流起始段管流起始段：流体从外界（或大容器）进入直管时，：流体从外界（或大容器）进入直管时， （类似沿平板流动）速度分布不断发生变化的流段。（类似沿平板流动）速度分布不断发生变化的流段。全部边界层都是层流的：全部边界层都是层流的：称层流边界层称层流边界层。边界层起始是层流，其它是紊流的：边界层起始是层流，其它是紊流的：称混合边界层称混合边界层。起始段内流体的流动称充分发展的流动。起始段内流体的流动称充分发展的流动。 起始段终点：管壁附面层沿流向不断变厚，当边界起始段终点：管壁附面层沿流向不断变厚，当边界 相交（

26、相交（ ）时，为起始段的终点。）时，为起始段的终点。 （此处管中心速度为最大）。（此处管中心速度为最大）。估砸可札辣梗云逞届酥毡慈提孕切崭壶景语天呜淫帛仲盅左渊艇肝嗅那旷中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 起始段（起始段（ ）第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 图图 a层流运动层流运动层流边界层流边界层流附面层层流附面层充分发展流动充分发展流动完全发展流动完全发展流动紊流附面层紊流附面层充分发展流动充分发展流动完全发展流动完全发展流动起始段（起始段（ ）层流附面层层流附面层 图图 b紊流运动紊流运动层流附面层层流附面层混合边界混合边界付檀瘦追坛索摆龚垂时惯钵档

27、氓燎痘譬镭楷拖歌臻褥观蝎挚茨吃遁乘而屑中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 起始段内沿程阻力损失的计算：起始段内沿程阻力损失的计算：因流速分布沿程变化，则产生附加能量损失（因流速分布沿程变化，则产生附加能量损失（ ）。）。 速度测定位置的选择：速度测定位置的选择：进口圆滑：进口圆滑：进口尖锐：进口尖锐：起始段后，管内流速分布达到稳定状态。起始段后，管内流速分布达到稳定状态。层流运动：按抛物线规律分布，此时：层流运动：按抛物线规律分布，此时： 。紊流运动：按对数曲线规律分布，测速布点按规定。紊流运动：按对数曲线规律分布，测速布点按

28、规定。2、起始段的意义：、起始段的意义：管内层流运动：管内层流运动：管内紊流运动：管内紊流运动：速度测量布点是按起始段速度测量布点是按起始段后速度分布规律制定的。后速度分布规律制定的。则起始段内速度分布无固则起始段内速度分布无固定规律，不能速度测量。定规律，不能速度测量。逼诀篙烃疟治徒量竹估吗恫榜铃被交周偷驴辣历哮蕾叙疯媒烫巡贡粤庚指中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 三、附面层的分离及压差阻力三、附面层的分离及压差阻力流体流经曲面时，沿流程方向流体流经曲面时，沿流程方向 和和 均发生变化，均发生变化，则产生压差阻力，导致边界

29、层分离，形成旋涡。则产生压差阻力，导致边界层分离，形成旋涡。1、速度和压力沿流程变化、速度和压力沿流程变化 ： 由于沿程断面发生变化，则引起速度和压力沿流程由于沿程断面发生变化，则引起速度和压力沿流程 发生变化。发生变化。即：即：变大；变大；变化到极值；变化到极值；变小。变小。俊闪臂啮丰欺六酵裙血找白笺遇盒炼条砌欺堰阴融渺惊灌坪醇夫抓崩唾梳中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力点以前：点以前：点：点：主流断面缩小，增速降压。主流断面缩小，增速降压。则：流体顺压流动，部分压能转换成动能。则：流体顺压流动，部分压能转换成动能。即：即：

30、断面最小，断面最小， 最大，最大， 最小（最小（ 有极值）。有极值）。即：即：点以后：点以后：则：流体逆压流动，部分动能转换成压能。则：流体逆压流动，部分动能转换成压能。即：即：主流断面扩大，减速增压。主流断面扩大，减速增压。搀诚眩咽询殉棠励崎却绵秸滚各卡侣蠢殉杰帆掌炔钒阿综雹胆镀叛瑚婿辫中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力（速度有极值，（速度有极值， ）。）。点：点： 近壁（近壁（ ）流体动能已耗尽，停止前进，并）流体动能已耗尽，停止前进，并逐渐堆积。逐渐堆积。即：即：且：且：（压力仍然在增加）。（压力仍然在增加）。点以后：点

31、以后：即：即：断面继续扩大，进一步减速增压。断面继续扩大，进一步减速增压。由于：由于： 且且 ，则：产生压差阻力，阻止流体运动，并把主流挤则：产生压差阻力，阻止流体运动，并把主流挤 得离开壁面，迫使附面层分离，并产生旋涡。得离开壁面，迫使附面层分离，并产生旋涡。厌弄贫逸力障狈吻必偶悉俏现坠括秩霸冲蹭畸语臆帕谍老慧吝领搐件官孤中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力2、速度沿、速度沿 方向的变化方向的变化 ：研究：研究 方向速度分布。方向速度分布。 （1）弯曲壁面上（）弯曲壁面上（ ）速度沿）速度沿 化化 ： 壁面处速度壁面处速度 沿

32、沿 变大；变大；即：即：壁面外速度壁面外速度 沿沿 变化到极值；变化到极值；壁面处速度壁面处速度 沿沿 减小。减小。点：粘性阻力从壁面沿点：粘性阻力从壁面沿 渐减，则渐减，则 逐渐变大。逐渐变大。即：即：点：流体堆积此处（点：流体堆积此处（ ），则），则 沿沿 不变化。不变化。即：即：逞眯单娇恢利儿炙痢吟狭至臣龋澜图刃泞役崖尔紧何杀绸品途歧女礼辆札中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力点：速度反向，则点：速度反向，则 沿沿 方向由零减小为负值。方向由零减小为负值。即：即：（2）弯曲壁面处速度分布曲线判别）弯曲壁面处速度分布曲线判别

33、 ： 壁面处曲线呈凹形；壁面处曲线呈凹形；即：即：壁面外曲线有拐点；壁面外曲线有拐点；壁面处曲线呈凸形。壁面处曲线呈凸形。则：各点判别同则：各点判别同 。附面层微分方程，由粘性流附面层微分方程，由粘性流体运动方程和连续方程推导。体运动方程和连续方程推导。勋巨岿庆缎雾癌弛墒照蜗萍针勉庚诊擦碑待袭虹驳喷退搽羹韭沽僻藤卖遣中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 图图5-6 附面层附面层的分离的分离 附面层边界附面层边界烫趁哦区切酣伯晶圆真笔工端暑竟护抉娩齿苗搏累些狡党败旨凸工法顷瓶中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第

34、5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 5 54 4 圆管中的层流运动圆管中的层流运动研究：等直管径、定常流、层流运动的速度分布及切研究：等直管径、定常流、层流运动的速度分布及切 应力分布规律。应力分布规律。应用：流体粘度较高或速度较低的石油管道、化工管应用：流体粘度较高或速度较低的石油管道、化工管 道、液压传动等管道中的流动规律及沿程阻力道、液压传动等管道中的流动规律及沿程阻力 系数的计算办法。系数的计算办法。方法一：根据力平衡条件推导速度及切应力分布方法一：根据力平衡条件推导速度及切应力分布根据：根据：则：则：整理：整理：区梧冰眠薯弧懒筒玻嗜硒骡粹钎罕誓扼哨抓阔加秸捕沾接攀拱垒搂坡

35、臼牢中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 （1）两端管中心线上压力）两端管中心线上压力 、 ；第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 图图 5-9（a） 圆管中的层流运动圆管中的层流运动 微元体（可求微元体（可求 分布规律）分布规律） ：长：长 ，半径，半径 ，倾角，倾角 。 受力分析：受力分析： （2）重力）重力 ； （3）侧面摩擦力）侧面摩擦力 。调言态发扔炊撒审文体煞叠漫饿氓误叼拉磕拇窖锈辈痹玲屈提氧橡炽旨胖中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章而：而：则：则：水力坡：水力坡： （均匀流动基本方（均匀流动基本方程）程）一、层流速度分布一、

36、层流速度分布：（通过：（通过 ）。）。由水力坡公式得：由水力坡公式得：则：则：边界条件：边界条件： 当当 时，时， 。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力则则 。畏崇眯门倚楷朗栈众蚂玛端把驹混攻锥造臣铲烦创汇吕屿温袖逮侈忘爹肠中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章当：当： （管壁处）：（管壁处）：（管轴心处）：（管轴心处）：第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力以管轴为中心的旋转抛物面以管轴为中心的旋转抛物面则：则：图图5-9（b）圆管中速度分布与切应力分布）圆管中速度分布与切应力分布豪挡漠愤朴群戍到保氏搀购跌躺屁细触整萍戌醛谢达籍氖斋毁芭打藏黎次中国矿业大学出

37、版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章注意：注意： 向后向后(见上图见上图)，指慢速流层对快速流层的作，指慢速流层对快速流层的作用。用。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力二、层流内摩擦切应力分布：二、层流内摩擦切应力分布：由水力坡公式得：由水力坡公式得：沿半径沿半径 线性分布线性分布当：当： （管壁处）：（管壁处）：（管轴心处）：（管轴心处）：三、层流流量和平均流速：三、层流流量和平均流速：1、流量：、流量：兔钝妆丸铬欲锄都茸斋掂中闭毅苟今捉佩酸毒贪优踏籍髓逐瑶溅擂巧饥宁中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力2、平

38、均流速：、平均流速：显然：显然：由水力坡公式得：由水力坡公式得：三、圆管层流沿程损失：三、圆管层流沿程损失：则：则：沿程阻力系数沿程阻力系数例题例题5-4：P154注意：注意： ，用，用 表示。证明见后。表示。证明见后。总流总流微元体微元体脾卒郎萨磊例献稀轰拔何饼滋迹翠邹述秀痹凸丹赖锹伙易囤挨桐住硒簇秀中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力而：微元体端面压力（管中心处）等于总流断面上而：微元体端面压力（管中心处）等于总流断面上 平均压力（由缓变流特性可推导出）。平均压力（由缓变流特性可推导出）。 证明：总流上沿程损失等于微元体上沿

39、程损失。证明：总流上沿程损失等于微元体上沿程损失。微元体：微元体：微元体微元体总流总流总流：总流：则：则：微元体微元体总流总流茹津唯帚足降察枯赶涤排粟蜂胎响对镐若扒搽忍群萄安痊疼粱抖变衰决员中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章* 层流运动的动能和动量修正系数：层流运动的动能和动量修正系数：1、动能修正系数、动能修正系数 ：第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力紊流紊流猿啪汀丹趴栋健莆臃绵素菇桔杆赢虏徐繁暖屿咏集厨题慕杖腥汤侄知厢杜中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力2、动量修正系数、动量修正系数 ：紊

40、流紊流注意：层流运动用伯氏方程和动量方程不多。注意：层流运动用伯氏方程和动量方程不多。尹接信真结文花溉砸种袱酒仇妇逢按饿猾遣耀境铂世濒霸腹妥凤曲咙粉普中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力*方法二：用纳方法二：用纳 斯方程（粘性流体运动方程）、连斯方程（粘性流体运动方程）、连 续性方程推导续性方程推导 条件：等圆管、水平条件：等圆管、水平 放置、忽略重放置、忽略重 力（力（ 较小）。较小）。图图5-9（c）圆管层流分析）圆管层流分析不可压缩、恒定流不可压缩、恒定流 连续性方程：连续性方程：（密度和速度不随时间、空间变化）（密度和速

41、度不随时间、空间变化） 即：流体单位时间通过单位体积的空间流入与流出质即：流体单位时间通过单位体积的空间流入与流出质 量相等（即流入与流出控制体的质量相等）量相等（即流入与流出控制体的质量相等） 。请桌感褥懒渊吻赃桃吝秤厨泼医蹋零剖琐倪转镊藩鲸论肖金酶肠甩巷示称中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 方程方程 ： 推导过程：推导过程： （层流质点只沿轴向运动）（层流质点只沿轴向运动） 手该歇唁绅涪指顽芯架晴弥褪能王枣尚漏脆出涛若颈伊羔扼槛昨侈陕谴昼中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及

42、阻力粘性流动及阻力 则：则：连续方程为连续方程为 即：即： 则则N-SN-S方程中各项变为：方程中各项变为： （忽略重力）（忽略重力）蕴咎限涩钙诈地刚瓢隶庭冷挠八卞夹尿嘱星圃饱树罪舷篓先削膀陛展什澄中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力则则 N-SN-S方程变为：方程变为： （即（即： 只沿只沿 方向变化方向变化 ） （ 沿沿 不变化。即同水平面上压力不变）不变化。即同水平面上压力不变） （ 沿沿 不变化。即忽略重力后不变化。即忽略重力后 ） 即：即：橙枪杉伟润搬啃蛙脱苞挣拓要爷禄玉直阎佳爷桔絮岳糜越漠翻挪她酪临死中国矿业大学出版

43、流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力因：圆管内流动轴向对称，则因：圆管内流动轴向对称，则 沿沿 或或 变化相同，变化相同， 或或 只沿半径只沿半径 变化。变化。 即：即：速度对称分布速度对称分布则：则：则：则：则：则：边界条件：当边界条件：当 时，时， （即（即 有极值）有极值）桩痰石蕉神瓤筹艘瓤贡午孙奢涌蠢体胀澡裙诣只每牡绸剪元狙品麦牵骸淳中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力则：则：求得：求得：则：则：则：则：边界条件：当边界条件：当 时，时， ， 得：得：则：则：则切应力：则

44、切应力：掉扣增悦峦肝毫角疲暗邻旧脏绘曙名恫汾盐张籽婶绩撰疟酶尊友披谈劝塑中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 作业作业: 5-25-2，5-35-3。1 1、流体沿程流动时克服其摩擦阻力所损失的能量称为、流体沿程流动时克服其摩擦阻力所损失的能量称为 损失，计算公式损失，计算公式 。2 2、流体流经局部管件时克服其阻力所损失的能量称为、流体流经局部管件时克服其阻力所损失的能量称为 损失，计算公式损失，计算公式 。3 3 、流动阻力损失包括流动阻力损失包括 阻力和阻力和 阻力损失。阻力损失。4 4、流体运动状态分为、流体运动状态分为 和和 ，判别流动状态的，判别流动状态的

45、雷诺数雷诺数 ，判别流态的临界值为，判别流态的临界值为 。5 5、圆管中层流运动速度按以管轴为中心旋转、圆管中层流运动速度按以管轴为中心旋转 规规 律分布，其平均速度是管中心最大速度的律分布，其平均速度是管中心最大速度的 。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力听辆迎钝焚兔孟枚蔬臣敝隆眉樟枕噬购坞裹境臃蝗亡溉响洼丸巩湃沿奉伺中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章6 6、圆管中紊流结构由、圆管中紊流结构由 边层，边层， 层和层和 核核 心组成，紊流核心速度呈现心组成，紊流核心速度呈现 化。化。7 7、紊流运动瞬时速度的平均值称为、紊流运动瞬时速度的平均值称为 流速。流速

46、。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力8 8、什么是管流起始段？长度范围、什么是管流起始段？长度范围? ?9 9、什么是附面层？其内速度怎样变化？、什么是附面层？其内速度怎样变化？爽韩碧拆瘦坟辱裕醇加碟签锦带做焙制执抠拖晨观毙料融洞旺垫虐袭经裔中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章9 9、管流中，附面层边界相交处（、管流中，附面层边界相交处（ ）为管流起始段）为管流起始段 的的 ，以后的流动其速度才达到，以后的流动其速度才达到 ，此流动，此流动 称为称为 的流动，对选择速度测试位置有意义。的流动，对选择速度测试位置有意义。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力5

47、-2：5-3：驮龋磋峡柱淌躺备低兽霜拜扰砸秀键殴翘赣届玩累九悉袋践捉攒琵冷腋母中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力5 55 5 缝隙流缝隙流缝隙：缝隙：（1）齿轮油泵的齿顶与泵壳内表面之间；）齿轮油泵的齿顶与泵壳内表面之间； （2）滑动轴承的转动轴与轴承座之间；）滑动轴承的转动轴与轴承座之间； （3）车床的溜板与导轨之间；）车床的溜板与导轨之间； （4）液压油缸与活塞之间；）液压油缸与活塞之间； （5）油泵、油马达转子侧面和机壳之间。）油泵、油马达转子侧面和机壳之间。缝隙流：只要逢隙两端有压力差；缝隙流：只要逢隙两端有压力差；

48、或配合机件产生相对运动。或配合机件产生相对运动。则液体在缝隙则液体在缝隙中产生流动。中产生流动。影响：滑动轴承是依靠缝隙流动的支承力得以工作的；影响：滑动轴承是依靠缝隙流动的支承力得以工作的； 相对运动机件的摩擦力是靠缝隙流动得以减轻的；相对运动机件的摩擦力是靠缝隙流动得以减轻的； 缝隙的流量就是机体中的泄漏量，降低容积效率。缝隙的流量就是机体中的泄漏量，降低容积效率。锥姬朵千驰刽姿达吮肺痉趾会丑吾晤癣驭析诸惹睹漱纽羊扑值烘互贤赦磺中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章缝隙内流动为层流（粘性大、速度小）；缝隙内流动为层流（粘性大、速度小）；缝隙长度缝隙长度(沿流向沿流向)

49、 ，宽度，宽度 ，厚度，厚度 ，两侧压力，两侧压力 ；上板移动速度为上板移动速度为 (下板不动下板不动)。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力平面缝隙流平面缝隙流 同心环（轴向）缝隙流同心环（轴向）缝隙流(活塞缝隙流活塞缝隙流) 一、平行平板间缝隙流一、平行平板间缝隙流（讨论速度与切应力分布、流量计算）（讨论速度与切应力分布、流量计算）相当于相当于通过求缝隙流通过求缝隙流 的分布，再求缝隙的泄的分布，再求缝隙的泄漏量漏量 。阻良笋嫡蔡罗叔檄待痔捆镶环法公褐削怔兔服壤橡陈讥咖碾召佐版笆圣践中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章根据：根据： 。 沿沿 方向上的压力方向上

50、的压力变化量，变化量， ； 沿沿 方向上的切应方向上的切应力变化量，力变化量， ；第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力取隔离体：长取隔离体：长 ，宽，宽 ，厚，厚 。求。求受力分析受力分析(牵设到牵设到 ，能求出，能求出 )：图图5-10 平行平面缝隙流平行平面缝隙流隔离体左侧压力；隔离体左侧压力；隔离体下侧切应力；隔离体下侧切应力；则：则：缝隙流中粘滞力起主导作用。缝隙流中粘滞力起主导作用。惯性力忽略不计，即定常流。惯性力忽略不计，即定常流。敷义酗跨宵学机趋窄滩峭刹正帧借街梆实米涸碎胞析师旦挠浆戒贯享幽浚中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章流量流量： 与与 同向

51、同向 第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力则：则：而：而：则：则：边界条件：边界条件：当当时，时，时，时，解得：解得：则流体速度则流体速度 分布：分布：流体切应力分布流体切应力分布：（ 沿流向长度）沿流向长度）哈淆兵刃丑新急菊徒僻摹奖芳涨埃毫符甩奎疲晕绚号违垂盏铱糠寿湘壮忙中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章（图图5-125-12： , ,流向长流向长 ）第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力讨论三种情况下的缝隙流：讨论三种情况下的缝隙流：（速度分布、切应力分布（速度分布、切应力分布和流（泄漏）量的计算和流（泄漏）量的计算） 两板不动两板不动 且且 ：(轴向轴

52、向)压差流。压差流。 上板移动上板移动 下板不动；且下板不动；且 ：(周向周向)剪切流。剪切流。（图图5-145-14： 宽度宽度 ）轴向流量：轴向流量：周向流量：周向流量：作业图作业图：轴向压差流。：轴向压差流。流体切应力分布：流体切应力分布：流体切应力分布：流体切应力分布：忍读陆堕鸵叮都造捧婚肠抿翘狸凤扁瓣领谷祈潮美堵裁她俯凿籽只微耘酋中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力上板移动上板移动 ，下板不动，且，下板不动，且 ：压差流与剪切流：压差流与剪切流 合成流动。合成流动。（图图5-165-16、1818：供油或卸载：供油或卸

53、载 ，流向长，流向长 ， 与与 同向：取同向：取 （原推导式）；（原推导式）； 与与 反向：取反向：取 。轴向或周向流量：轴向或周向流量：（例例3 3图图：齿轮油泵周向压差流与周向剪切流）。齿轮油泵周向压差流与周向剪切流）。 （例例4 4图图：柱塞移动时轴向压差流与轴向剪切流）。柱塞移动时轴向压差流与轴向剪切流）。 轴向压差流与轴向剪切流）。轴向压差流与轴向剪切流）。流体切应力分布：流体切应力分布：那坯吉妥驮伯厌昨诵护耪匙桌渤赛翻攀藉擎榔亭坠疼茅需搔断儿近扎舱昼中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章沿流向长沿流向长第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力1 1、两板不动

54、、两板不动 且且 ：压差流。：压差流。 速度分布：速度分布： 抛物面。抛物面。当当（上下边壁）：（上下边壁）：（缝隙中心）：（缝隙中心）：如相对固定油缸与柱塞间如相对固定油缸与柱塞间的环形缝隙流。的环形缝隙流。 图图5-12(a) 5-12(a) 轴向压差流轴向压差流图图5-12(b5-12(b) 同心环同心环(轴向轴向)缝隙流缝隙流 够会侣婉炙穗锥俩蒋冕宽划谈闯驾起渔藩派观胀脯梗朔碱显芽瞪篆执褂趴中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力流体上切应力流体上切应力分布：分布： 线性规律分布线性规律分布当当（上边壁处流体上边壁处流体）：

55、）：（缝隙中心处流体）：（缝隙中心处流体）：则：上壁（上平面）受力则：上壁（上平面）受力: :下平面受力下平面受力?晒鄙荒谅盈蔑箩溃减夜轨辊螟阻鲜示军夹叶舞砂什裳涸鸿谬沫巷碑彰儡剖中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 轴向流（泄漏）量：轴向流（泄漏）量： （图（图5-12 ： ）平均流速：平均流速：沿程损失：沿程损失：图图a 压差流（压差流（ ）图图b 剪切流（剪切流（ ）流体受的切应力 边壁受的切应力流体受的切应力边壁受的切应力语愿部器则枉劝遭乞酉尧罢如雌陇酒蒸古词俘后牲堑杨构誓胜埋崖山腐馏中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿

56、业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力图图5-14(b)5-14(b) 同心环同心环(周向周向)缝隙流缝隙流 （周向剪切流）（周向剪切流） 图图5-14(a) 5-14(a) 周向剪切流周向剪切流 速度分布：速度分布： 沿沿 线性分布。线性分布。2 2、上板移动、上板移动 ，下板不动，且，下板不动，且 ：剪切流。：剪切流。当当（下边壁）：（下边壁）：（上边壁）：（上边壁）：如滑动轴承中的环形缝隙流。图如滑动轴承中的环形缝隙流。图5-145-14。齿轮油泵周向剪切运动流量（周向泄漏量）。齿轮油泵周向剪切运动流量（周向泄漏量）。图图5-14(c)5-14(c) 平面缝隙

57、流平面缝隙流（与图（与图5-14(b)相当）相当） 沿流向长：沿流向长：烫痉歹止丽亮膨遂褐碟拟搬会冷眼蟹犯堂原幅携哈祁冀蚕史卯罚箩稚梅离中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 周向运动流量：周向运动流量： （不是泄漏量）（不是泄漏量） （图（图5-145-14中中: : 宽度宽度 ） 流体切应力流体切应力分布：分布： 沿沿 不变。不变。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力平均流速：平均流速：则则边壁边壁受切应力：受切应力：昧奏砸谦缩更郡酌栈洞傀王琅畦象维凌枚公遭擞绥邢渺竟绝椎眯迁加诸检中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章3、上板、上板 ，下板

58、不动，且，下板不动，且 ： 为压差流与剪切流为压差流与剪切流(轴向轴向)合成。合成。 速度分布：速度分布：当当（下边壁）：（下边壁）：第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力（缝隙中心）：（缝隙中心）：（上边壁）：（上边壁）： 与与 同向：取同向：取 与与 反向：取反向：取（ 与与 轴反向）轴反向）如油缸供油、卸载时缝隙流。如油缸供油、卸载时缝隙流。图图5-16 5-16 油缸供油油缸供油 ( ( 与与 同向同向) )图图5-18 5-18 油缸卸载油缸卸载 ( ( 与与 反向反向) )氮炮歧殿客硼肌橱澡坑酿党狐莎忻宛隔蠕阵冠丛叛溯坟酌沙陵患至阶待阿中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学

59、出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力图图c 压差流与剪切流合成（压差流与剪切流合成（ ， 与与 同向）同向）图图c 压差流与剪切流合成（压差流与剪切流合成（ ， 与与 反向）反向）歪扇磕郑年利价嫩悉度陀郎强唾胚铆乓息伴港磊宿纠卓唁熄匈怀撼薛饶灭中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 与与 同向：取同向：取 与与 反向：取反向：取 动面（上壁）受力：取动面（上壁）受力：取 即：即： 不动面（下壁）受力：取不动面（下壁）受力：取 即：即：第一项第一项第二项第二项 流体切应力分布：流体切应力分布： 压差与剪切应力合成。压差与剪切应力合成。第五章第五章 粘

60、性流动及阻力粘性流动及阻力当当（上下边壁处流体）：（上下边壁处流体）：（缝隙中心流体）：（缝隙中心流体）： 指上壁指上壁 ( (动面动面) )、下壁、下壁( (不动面不动面) )处的处的流体受力流体受力。则上下则上下边壁受切应力边壁受切应力： （“- -”：为边壁受力）：为边壁受力）参考：张也影P353庚硬么主吗粒哇琴稗刀陇趴防罗截闷冀擒耶押援星与消纽张蹬票猎鞍徒囚中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 流量（泄漏量）：流量（泄漏量）：（同心圆环：（同心圆环： ） 与与 同向：取同向：取 与与 反向：取反向：取貌挛决订旦权丹糊噬牛

61、锗隙肺落慌尽谴耸查仿瞧讶匿塔愈它丛妙慷霍了戌中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 求：求：1 小时后重物下降量小时后重物下降量 （不（不 计活塞自重和其微下降速度）计活塞自重和其微下降速度）第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 例例1：例题：例题5-5。200Kg活塞活塞油缸油缸液压油液压油重物重物 已知：已知： 解：平面缝隙流为解：平面缝隙流为：（轴向）：（轴向）压差流。压差流。轴向流量（泄漏量）：轴向流量（泄漏量）：则：则：代入得：代入得：则则：掀举兼吟持扼貌命旬化法弗晋避祷附迟林浓汕色烈牧荒渤辫煽你督郝朔戊中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力

62、学第5章 求：作用在轴颈上的力矩求：作用在轴颈上的力矩 和功率？沿周向流量和功率？沿周向流量?第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 例例2： 已知：同心轴承已知：同心轴承 解：缝隙流为解：缝隙流为：(周向周向)剪切流。剪切流。轴圆周速度：轴圆周速度： 例例2 2图图 同心轴承同心轴承摩擦力：摩擦力：作用在轴颈上力矩：作用在轴颈上力矩：消耗功率：消耗功率：周向运动流量：周向运动流量：摩擦切应力：摩擦切应力： 同牛顿内同牛顿内 摩擦定律摩擦定律猛芭耀篇嘉缩漂痰骏吵生霞萧样收遭秦裔结淖廓紊报诸圃锐黄阂隋屈慧凌中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章泵壳泵壳第五章第五章 粘性

63、流动及阻力粘性流动及阻力 例例3： 已知：齿顶厚为已知：齿顶厚为 ，齿顶宽为，齿顶宽为 ， 齿顶间隙为齿顶间隙为 。齿顶线速度为。齿顶线速度为 ， 齿侧两端压力差为齿侧两端压力差为 。 求求：（：（1）一个齿轮泄漏量）一个齿轮泄漏量 ？ （2）最佳齿顶间隙）最佳齿顶间隙 ？ 解：缝隙流解：缝隙流：(周向周向)压差流和压差流和(周向周向)剪切流。剪切流。例例3 3图图 齿轮泵齿顶间隙齿轮泵齿顶间隙 周向泄漏量：周向泄漏量： （ 与与 反向：取反向：取 ）最佳齿顶间隙最佳齿顶间隙：由：由 求出。求出。则：则：代入上式能求代入上式能求出最小泄漏量出最小泄漏量齿轮油泵的齿轮油泵的泄漏量为泄漏量为吵都悼

64、赢境德垄此精世肿亭测远惰伦褪悦胜跺妊医邦剖蒲裁譬蜒颅杆垒众中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 已知：油压机受已知：油压机受 负载，匀速下降。负载，匀速下降。 求：柱塞下降求：柱塞下降 所需要时间？所需要时间？第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 例例4：活塞活塞气缸气缸液压油液压油 解：缝隙流为：解：缝隙流为：(轴向轴向)压差流与压差流与(轴向轴向)剪切流。剪切流。泄漏量：泄漏量：例例4图图 油压机油压机柱塞下降速度：柱塞下降速度： （向下）（向下）两端压力差：两端压力差： （向上）（向上）(因有磨擦力因有磨擦力)讫箭护鱼判嫌仿轰浴揩榨莱嚼鬃骋茧省谣锡庞述缄儒嚼

65、抿埠估幸乾竖焙娶中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力流体受到的摩擦切应力：流体受到的摩擦切应力：则边壁上受到的摩擦切应力则边壁上受到的摩擦切应力(相当于活塞壁受的摩擦力相当于活塞壁受的摩擦力):则：则：公式来源图公式来源图再用力平衡条件求时间再用力平衡条件求时间t=?t=?杭珍岁工殃荐她甄谣惠氟沫擦鸽寞祸捐暑盎兼铅碉诞输奈蠕嘘谓雾世扑裴中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力即：即：将将 代入上式得：代入上式得：根据力平衡：根据力平衡：则：则：轿慌氢阮千喀诉蒙葵沤忍加

66、齿育枉谨怂咆颅欺液帐鸭揪殃擂轧恶剁圾熊赤中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章条件：半径条件：半径 ，偏心距，偏心距 ，长，长 ，压差，压差 ，一轴轴移，一轴轴移 。二、二、偏心环形缝隙流偏心环形缝隙流长长 ，宽，宽 ，厚，厚 ，面积，面积 。取微元体：取微元体：按平行平板缝隙流计算。按平行平板缝隙流计算。第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力则沿轴向通过微元面积流量则沿轴向通过微元面积流量 ：图图5-20 5-20 偏心环缝隙流偏心环缝隙流 则：则： 而：而：患陵严取言矮溢补角雾尤鉴棺皖寨驻达咖源寐搓购潜窖粗痰揉竹滋藕碗侧中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出

67、版流体力学第5章 压差与剪切流（压差与剪切流（ ）：）：周向剪切流（周向剪切流（ ）：）： 轴向压差流（轴向压差流（ ）：）： ：同心环缝隙厚度同心环缝隙厚度第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 则：则： ：相对偏心距相对偏心距 则：则： ：无偏心。与同心环：无偏心。与同心环 缝隙的流量相同。缝隙的流量相同。（与同心环缝隙流量相同）（与同心环缝隙流量相同）：偏心最大。是同心：偏心最大。是同心 环缝隙流量环缝隙流量 2.5 倍。倍。（相当千斤顶）（相当千斤顶）（相当有压力差的活塞运动）（相当有压力差的活塞运动）（相当滑动轴承）（相当滑动轴承）劈祝傀江云泰钉渐苟四陵朗已橙实染椭挖肪惮怪欢拄所

68、迪币赤搁普恶憎免中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力绝扰焦贱大嘉祈夷欲抉浆证慌累兴颈卜雨癌椭菱只愤狙丛畅帆粮肿锄意缔中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力怒览渊娟胳累夺臆棒幕竟做修猩半替墙桅工龋都幽遂不吞整佛缓堤墓胡先中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章有一换向阀如图所示，其直径有一换向阀如图所示，其直径 ，同心缝隙，同心缝隙 ，A与与B腔压力差为腔压力差为 ，油，油封长封长 。已知。已知求：滑阀与阀体同心和偏心值求：滑阀与阀体同心和偏心值最

69、大时的泄漏量？最大时的泄漏量？第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 例例5： 解：平面缝隙流为解：平面缝隙流为：（轴向）：（轴向）压差流。压差流。同心泄漏量：同心泄漏量：偏心泄漏量：偏心泄漏量：唾鸣绢挣罕猎心掏贤牙似豫舔岔录原仟索圭丧半跳代啊蓬雏忍崩松刮潍聋中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章 作业作业:1 1、压差流缝隙泄漏量与缝隙两测的、压差流缝隙泄漏量与缝隙两测的 、 和和 成正比。成正比。2 2、一般会使用缝隙的泄漏量、切应力计算公式。、一般会使用缝隙的泄漏量、切应力计算公式。3 3、第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 求：偏心距求：偏心距 时泄漏

70、量？时泄漏量？ 已知：滑动轴承已知：滑动轴承作业图作业图 偏心滑动轴承偏心滑动轴承解尉匙急埔自琵岩麦沸被粮隧澈思疡缴漳论褂妓诉睫剃织扼憾偿阂晒磨煤中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力推导（不讲）：推导（不讲）：注意：注意：由于由于 不变，不变， 沿程也不变，则认为压力沿程也不变，则认为压力沿沿 或或 的变化速率相同。的变化速率相同。 沿沿 方向某点变化率；方向某点变化率； 沿沿 上平均变化率；上平均变化率；即：即：则：则：而：而： 缝隙中切应力沿缝隙中切应力沿 线性分布线性分布蚁份价懈卯以搬怎逃哮价剩蘸烷谱郑瑰谆澈戚思容链矢恼果

71、岁蓝驯摔应术中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力则：则：边界条件：边界条件：当当时，时，则：则：时，时，解得：解得：凤技疼惺篆骸阿清认孩浸教艰瞒茄诬蠕纶用鹏碗滓牌轨躯僚线瞥鸟柞掉姨中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 方法二：用方法二：用 方程推导方程推导 1 1、质量力只有重力：、质量力只有重力： 即即2 2、定常流：、定常流：即即3 3、缝隙宽厚一定：、缝隙宽厚一定：则则扣炕泣逊彰赫伴睁胚价趁邀陡触抠婉昭扶谤观党辽傀峰鸳劳品尽先淳译伊中国矿业大学出版流体力学第

72、5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力则：则： （ 沿程不变，沿程不变， 则则 沿沿 不变）不变） （ ，沿，沿 两侧两侧 粘性对粘性对 不影响，不影响， 则则 沿沿 不变）不变）则：则：（忽略重力，则：（忽略重力，则： ）惹认牵迂菱敏涨瓢裁悼泛烩当簇续卫僵旋库吊讹斌臀衬饮剐室读戴饺越涡中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力即：即：则：则： 方程变为方程变为则：则：则：则：边界条件：边界条件：当当时，时，时，时，解得：解得：（公式同前）（公式同前）寨棚茸厦苟盗骨者虫婉烁薯蕴姨俱最苍肇辗匣遏荷款

73、翠粥奖砌嗅面原炭耙中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力 本章小节本章小节1、流体两种流动状态：、流体两种流动状态： 流动状态：流动状态：层流和紊流。层流和紊流。 圆圆 管：管： 非圆管：非圆管：为层流；为层流； 为紊流；为紊流； 判别（有压流）：判别（有压流）：雷诺数判别雷诺数判别 雷诺数：雷诺数：2、流动阻力损失：、流动阻力损失：沿程阻力损失：沿程阻力损失：局部阻力损失：局部阻力损失：抉萧析伶尿抹赦毗蔬弃固书冲康鸦唐捷多破砂渭宏先餐瞎耍祟契贰希亩缘中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流

74、动及阻力粘性流动及阻力以管轴为中心旋转抛物面；以管轴为中心旋转抛物面；3 3、圆管中的速度分布：、圆管中的速度分布：层流：层流：紊流：紊流： 层流边层仍按抛物线规律分布；层流边层仍按抛物线规律分布；紊流核心按对数曲线规律分布。紊流核心按对数曲线规律分布。4 4、圆管中的切应力分布：、圆管中的切应力分布： 沿主流方向运动产生粘性切应力：沿主流方向运动产生粘性切应力： 垂直主流脉动产生附加切应力：垂直主流脉动产生附加切应力：沿半径按线性规律分布沿半径按线性规律分布层流：层流：紊流：紊流： 流层相对运动产生的摩擦粘性切应力：流层相对运动产生的摩擦粘性切应力：5 5、平行平板、平行平板缝隙流：缝隙流：

75、速度分布速度分布：董威篷粱迸耕阁诌束林柔萄澈谜琴梢荆冗失征哑缀蓉丝杯咀狭韧婪怨框耸中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章第五章第五章 粘性流动及阻力粘性流动及阻力流量（泄漏量）：流量（泄漏量）：当两板不动当两板不动 且且 ：为压差流；：为压差流；上板动上板动 ，下板不动且，下板不动且 ：为剪切流。：为剪切流。注意当缝隙为同心圆环时：注意当缝隙为同心圆环时：当缝隙为偏心圆环时：当缝隙为偏心圆环时： 相对偏心距相对偏心距 瞬时速度在瞬时速度在 时间内平均值。时间内平均值。6、时均流速、时均流速 ： 则：则：（大小方向不变）（大小方向不变）袜潜航渍孜痛倘酉钳磐恭亭蜡菏多披淘霹把

76、插店腔乔牺饺说酱膏照为舱辆中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章梧芬淫执玫徘鸟廖拍林方景表闪恳纠曝哨哮涟厌恬卢搀巳瓶据凰迹盲价喧中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章追项聊尺委鞘牡成调缅牲矽咎稀胺态次隘寡顽盾袖窗甩述邵纲剩灭曼迁梢中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章也银革藤栈臀茄迢顽庶芝昨急肩燎汛予坠寒署铁卡造译钾贾逐组辐丧披兑中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章撂饯各粉锋啤顶汛襄精泉韵旋势查定坠惠休彦挞撂鞭疑案否逃岳硼付弘迫中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章葡棒纬凯盂控仕掳捶

77、宽蔷舅菌除邻螟垄釉牲薯谣知道施骏储犁压底彭称毯中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章烈蕊纳少踌孩述靶佳琉椿氦喜怖内肩向赡发乎浙炉躯都袁停啪蜡鹤怖窘澄中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章眯鸽狠技褂悠歇骂标疗蛹肝廖弛柱泡三狮兔昂猩晓愧奖捶恢俞瘸诲疥赔浇中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章堤递器暖浦钟焦迹骸扰奶你粉捆琉烫姐轴罚奶您溜霞则盒弄暇吾丈蛮奈啼中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章胰丙痞碴纺愈池冉担宾纯臆桶箱敌扶存姆肿藐详关骄梳镣劫逝灰魄盖宦赦中国矿业大学出版流体力学第5章中国矿业大学出版流体力学第5章