流体流动问题按其流动方式大致可分为两类:流体在封闭通道内的流动和围绕浸没物体的流动绕流。前者如化工管路中的流动,后者如粒子的沉降填充床内的流动等等。下面分别予以讨论。一直管流动阻力设流体在一水平直圆管内作稳态流动,。青县机箱厂在流体中取一长为半径为的流体元作力的分析,则在此流体元上作用着流向两个方向相反的力:一个是促使流动的推动力,此力与流动方向一致;另一个是由剪应力而引起的摩擦阻力,图作用于质管中流体上的力,此力企图阻止流体向前流动,其方向与流动方向相反。在稳态流动的情况下,流体不被加速,故推动力与阻力在数值上相等,即令,代人上式得在壁面处式变为上二式联立,得上式表明,剪应力沿径向为线性分布。式两端同乘以剪应力,的作用面,即管内侧面积,得式中,为流体流动的摩擦阻力,:π为管内侧面积,。上式表明,管内流动的摩擦阻力可以由流体在直管中的压力变化来表示。
后者在工程上又称为压力降,它本质上为流动阻力,以符号表示,即由此可将式和式写成望大量实验及理论分析表明,由于流体粘性而产生的摩擦阻力与流体的动能因子及流体与青县机箱厂壁面的接触面积成正比。对于管道内流动∫或式中之一动能因子,,体与壁面的接触面积。:一比例系数,称为范宁摩擦系数。将式写成如下形式上式即为∫的定义式。化工管路计算中,还经常用另外一个表示摩擦阻力的系数入,称为莫狄章擦系数,其与的关系为λ比较式与式,可得表示管内流动阻力的压力降:与或入的关系式:受或片受至此,求解管内流动的摩擦阻力就转化成为如何求解或入的问题应当指出,上面讨论于流体在水平等径直管内的流动,此时流体受到的阻力为摩擦阻力。
如果管路突然扩大或突然缩小,装有管件或阀门,以及管路拐弯时,青县机箱厂还会出现所谓的局部阻力。有关这方面的内容将在第七节的边界层理论中介绍。二绕流化工过程中经常遇到的另一类流动问题是流体围绕浸没物体的流动,为流体绕过置于流场中的一根长圆柱体的流动。实验证明,物体对流体的阻力可用下式表示图流体绕过上式称为牛顿阻力平方定律。圆柱物体的流动式中一物体对流体的总阻力,:一一远离物体表面的流体速度,:一阻力系数:。一物体在垂直于流动方向上的投影面积,。在绕流问题中,物体对流体的阻力亦称为流体施加于物体的曳力。相应地阻力系数亦称为曳力系数。由式可得阻力系数的表达式为总阻力由两部分构成:一是由于流体在物面上的粘性摩擦力引起的阻力,称为摩擦阻力,以表示:另一是由于压力在物面上分布不均匀产生的阻力,称为形体阻力,以表示。于是有山十关于绕流问题,本书的有关章节将详细介绍。