流体动力学4

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1、课时授课计划N0.5班级课时2学时课型理论课章节课题§1-3流体阻力教学目标掌握1.流体流动类型及其判断，雷诺准数的物理意义及计算；2.流体流动阻力产生的原因及在管内流动时流动阻力熟悉直管阻力和局部阻力的计算；了解——教学重点流体黏度的物理意义及其查找；管内流动时流动阻力计算教学难点当量直径及非圆形管内阻力的理解教学方法课堂讲授所需教具教学后记（本章节教学的优点和存在的问题以及提出今后改进教学的建议）1.学生对当量概念了解不是很清楚，特别是直管阻力当量长度法的计算公式需好好解释2.本教材的Moody图太粗糙，需要事先布置学

2、生查阅相应教材的图，方便讲解课程：《制药过程原理及设备》年级：级20/20学年第学期教师课时授课计划插页N0.1授课内容时间分配复习提问：1.伯努利方程（要求写单位质量、单位重量、单位体积三种形式）2.应用的注意事项导入新课：中阻力项的计算新课：一、流体的粘度1.流体阻力产生的原因1）内摩擦力是流体流动阻力产生的根本原因。2）流体的流动状况是产生阻力的第二原因。3）管路情况（管壁粗糙度、管径大小，管子长度）也是产生流体阻力的原因。2.流体的黏度流体流体时流层之间产生内摩擦力的这种特性称为黏性。符号μ，单位Pa.s。专用单位

3、：泊（P）换算关系：1Pa.s=10P。因数值较大，也用CP。1P=100CP。1cP＝10-3Pa·s粘度是反映流体粘性大小的物理量。是流体的物性之一，其值由实验测定。黏度是温度的函数。液体的黏度随温度的升高而降低，气体的黏度随温度的升高而增大，一般情况下可忽略压力的影响，但在极高或极低的压力条件下需考虑其影响。二、流体流动的类型1．两种流型——层流和湍流雷诺试验简介：装有溢流装置水箱：有一水5分10分10分课时授课计划插页N0.2授课内容时间分配平玻璃进水直管，其出口处有一阀门用以调节流量。水箱上方装有带颜色的小瓶，有

4、色液体经细管注入玻璃管内。从实验中观察到，当水的流速从小到大时，有色液体变化如图1-19所示。实验表明，流体在管道中流动存在两种截然不同的流型。图1-19流体流动型态示意图层流（或滞流）如图1-19（a）所示，流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合；湍流（或紊流）如图1-19（c）所示，流体质点除了沿管轴方向向前流动外，出现不规则运动，质点在大小和方向上互相碰撞和混合即径向方向出现了脉动。2.流型判据——雷诺准数流体的流动类型可用雷诺数Re判断。（1-28）Re准数是一个无因次的数群。大

5、量的实验结果表明，流体在直管内流动时，（1）当Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；（2）当Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；（3）当2000

6、明，。平行平板间的流体，流速分布为直线，而流体在圆管内流动时，速度分布呈抛物线形，如图1-17所示。经试验证明：层流时管截面上的平均速度为即流体在圆管内作层流流动时的平均速度为管中心最大速度的一半。2.湍流时的速度分布流体的平均速度约为管中心最大速度的0.82倍，即图1-20层流时的速度分布应当指出：无论层流还是湍流在管壁处总有一层层流流动的流体称为流体流动边界层。厚度很小，但对流体传热、传质等方面影响很大。边界层厚度与Re有关，Re越大厚度越小。四、流动阻力的计算化工管路系统主要由两部分组成，一部分是直管，另一部分是管件

7、、阀门等。相应流体流动阻力也分为两种：30分课时授课计划插页N0.4授课内容时间分配直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；局部阻力：流体流经管件、阀门等地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。1．直管阻力计算（1-29）式（1-29）为流体在直管内流动阻力的通式，称为范宁（Fanning）公式。式中为无因次系数，称为摩擦系数或摩擦因数，与流体流动的Re及管壁状况有关。应当指出，范宁公式对层流与湍流均适用，只是两种情况下摩擦系数不同。以下对层流与湍流时摩擦系数分别讨论。1).层流时的摩擦系数流体在直管中

8、作层流流动时，=f（Re）其计算式（1-32）2）湍流时的摩擦系数λ=f（Re，相对粗糙度），查莫狄（Moody）摩擦系数图。根据Re不同，图1-19可分为四个区域；（1）层流区（Re≤2000），λ与无关，与Re为直线关系，即，此时，即与u的一次方成正比。（2）过渡区（2000