液体的流动及状态分析

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：层流和紊流液体在管路中流动时,有两种不同的流动状态,即层流和紊流。图1.15雷诺实验装置在容器A 和B 中分别装满水及红色液体,阀K 可调节管C 中的水的流动速度。雷诺数根据实验,液体的流动状态是层流还是紊流,不仅与管内液体平均速度v 有关,并且与管子直径d 及液体运动黏度ν 有关,可以用雷诺数Re 作为判别流动状态的准则。表1. 4 为常见的管道临界雷诺数。

(1)层流和紊流

液体在管路中流动时,有两种不同的流动状态,即层流和紊流。这两种流动状态的物理现象可用一个简单的实验观察出来,这就是雷诺实验。雷诺实验装置如图1.15 所示。

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图1.15　雷诺实验装置

在容器A 和B 中分别装满水及红色液体,阀K 可调节管C 中的水的流动速度。同时开启D 及K 阀,则水及红色液体可从C 管中流出。当流速较低时,玻璃管中出现了一条红色直线流,如图1.15(b)所示。若将小细管上下移动,红色细线也上下移动,这表明管中水流是分层的,而且层与层之间互不相干,这种流动状态称为层流。

调节K 阀,使水的流速随之增大到某一临界值,红色线开始曲折,如图1.15(c)所示,甚至断裂,如图1.15(d)所示,若流速再增加,就出现图1.15(e)所示现象,即管中液体质点的运动已无一定规律,相互发生撞击现象,这种流动状态即紊流。图1.15(c)及图1.15(d)处于层流和紊流的过渡状态。从层流过渡到紊流的临界速度(上临界速度)与从紊流过渡到层流的临界速度(下临界速度)是不同的,前者大于后者。

(2)雷诺数

根据实验,液体的流动状态是层流还是紊流,不仅与管内液体平均速度v 有关,并且与管子直径d 及液体运动黏度ν 有关,可以用雷诺数Re 作为判别流动状态的准则。

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