2.4.2流体流动类型
工程流体力学 第二章
2.2.2 欧拉法
或以矢量形式简洁表示为：
v vxi vy j vzk v( x, y, z, t )
同样地，在欧拉法中，流体的其他运动参数 或物理量（无论矢量或标量）均可表示为：
( x, y , z , t )
19
2.2.3 两种方法的关系
拉格朗日法和欧拉法两种不同表示方法在数 学上是可以互换的。两种方法之间的互换就 是拉格朗日变量和欧拉变量之间的数学变换。
( x , y , z , t ) t
只反映 在空间点（x,y,z) 处的时间变化特性 （即不同时刻经过该空间点的流体质点具有不 同的 ），不代表同一质点物理量的变化，所 以不是质点导数。
30
2.2.4 质点导数
( x , y , z , t ) t
反映了物理量在空间点（x,y,z)处的时间变化 特性，故可用来判定流场是否是稳态流场， 若是稳态的，则
对于稳态流动，则有：
v vx v y vz 0或 0 t t t t
对于任意流体物理量 流动条件下均有： ，稳态
10
2.1.2流动分类
流体流动的稳态或
非稳态与所选定的 参考系有关。
11
2.1.2流动分类
（2）按空间变化特性分类： 一维流动、二维流动和三维流动
一维流动：流体速度只与一个坐 标自变量有关的流动；
“化工原理”第1章《流体流动》复习题
“化⼯原理”第1章《流体流动》复习题
“化⼯原理”第⼀章复习题及参考答案
⼀、填空题：
1.（3分）雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000kg/m3,粘度µ=1厘泊的⽔,在内径为d=100mm,以流速为1m/s 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______.（Re=dｕρ/µ ; 105；湍流）
2.（2分）某流体在圆管中呈层流流动,今⽤⽪托管测得管中⼼的最⼤流速为2m/s,此时管内的平均流速为_________.（1m/s ）
3.（2分）⽜顿粘性定律⽤粘滞⼒的表达式为_______________. ⽤剪应⼒的表达式为_______________.（F'=µAdu/dy;
τ=µdu/dy）
4.（2分）当地⼤⽓压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为
_______mmHg. （850; -100）
5.（2分）圆管中有常温下的⽔流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/s/,其体积流量为___________.平均流速为__________.( 0.0118m3/s,1.5m/s)
6.（4分）当20℃的⽔(ρ=998.2kg/m3,µ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为1.0m/s时,其雷诺准数Re为
______,直管摩擦阻⼒系数λ为_____.(9.93×104; 0.0178)
7.（2分）某长⽅形截⾯的通风管道, 其截⾯尺⼨为30×20mm,其当量直径de为__.( 24mm)
流体的基本流型
流体的基本流型
流体是指物质在外力作用下可以流动的状态，流体力学是研究流体运动规律的学科。在流体力学中，基本流型是指流体在不同力场作用下的运动形态。以下将介绍几种常见的基本流型。
1. 层流
层流是指流体在无扰动的情况下，沿着平行的层面流动。这种流动形态下，流体分子之间的相互作用力较大，流体流动的速度分布均匀，流线平行且不交叉。层流常见于某些细小管道中，如毛细管、血管等。层流的特点是流动稳定，流速慢而均匀。
2. 湍流
湍流是指流体在扰动作用下，发生不规则、混乱的流动。湍流时，流体分子之间的相互作用力较弱，流体流动具有高速、不规则和旋转的特点。湍流常见于高速流动、复杂的几何结构中，如河流、风暴中的云团等。湍流的特点是流动不稳定，流速快而不均匀。
3. 污染扩散
污染扩散是指流体中的污染物质在流动过程中的传播和扩散现象。在自然界和工业生产中，污染物质常常通过空气或水流动传播，形成不同的扩散模式。扩散过程受到流体的运动方式、环境条件和污染物质的性质等因素的影响。污染扩散的研究对环境保护和健康安
全具有重要意义。
4. 旋涡
旋涡是指流体中形成的旋转流动结构。旋涡可由流体的转动或扰动引起，具有很强的旋转性质。旋涡常见于自然界中的涡旋、漩涡、涡流等现象。旋涡的形成与流体的速度分布、密度差异、摩擦力等因素密切相关，对气候、海洋、天气等的形成和演变起着重要作用。
5. 脉动
脉动是指流体中的流速、压力等物理量在时间上的周期性变化。脉动常见于管道、血液等流体系统中，是由外部扰动或系统内部不稳定性引起的。脉动的研究对于理解流体运动的动态特性、流体力学的稳定性具有重要意义。
流体的分类
Ø胀塑性流体（dilatant fluid）
淀粉溶液、蜂蜜、湿沙等
Ø触变性流体（thixotropic fluid）
高聚物溶液、油漆等
Ø流凝性流体（rheopetic fluid）
某些溶胶、石膏悬浮液等
Ø粘弹性流体
面粉团、沥青、凝固汽油、冻凝胶等
指数律流体（power law）
μ为表观粘度，非牛顿流体 的μ与速度梯度有关
(dduy)n
n=1, 牛顿流体 n1，非牛顿流体
Ø牛顿流体（ Newtonian fluid）
气体、水、酒、醋、低浓度牛乳、油等
Ø宾汉塑性流体（Bingham fluid）
干酪、巧克力浆、肥皂、纸浆、泥浆等
Ø假塑性流体（pseudoplastic fluid）
牛顿流体、假塑性流体和胀塑性流体的统称。
k(dduy)n
k为 稠度指数 n为流变指数
稠度指数k的因次与n有关。
当n=1时，流体为牛顿流体，稠度指数k的因次与牛顿流 体的粘度相同。
当n≠1时，流体为非牛顿流体，稠度指数k的因次与粘 度的因次不同。此时k为流体的表观粘度，n表示流体的 非牛顿性程度。
非牛顿流体
作业
食105〔1、2〕 预习2.1
食105（3）
谢谢！
淀粉溶液、蜂蜜、湿沙等
❖ 非牛顿流体〔粘弹流体 当n=1时，流体为牛顿流体，稠度指数k的因次与牛顿流体的粘度相同。
结构工程师基础知识辅导：流体运动的分类
结构工程师基础知识辅导：流体运动的分类
流体运动按时间、流速的大小和方向，以及接触壁面情况可分：
恒定流和非恒定流，均匀流和非均匀流，有压流和无压流，及射流。
（一）根据运动要素（流速和压强）与流动时间情况分类
（1）恒定流。流场中各处所有的运动要素不随时间变化，而仅与
空间位置相关的流体运动称恒定流，如水箱水位不变的水流运动。
（2）非恒定流。流体各质点的运动要素随时间而变化的运动称非
恒定流，如水箱水位变化的水流运动。非恒定流的情况较复杂，在工
程中有时把非恒定流作为恒定流来处理。例如，水塔中的水位变化缓慢，它与水塔高度（30m）相比较，水塔中水位的变化值对下面水管中
的压力和流速的变化影响较小的话，就可看作恒定流。这种处理方法，只要不影响工程的精确度往往是允许的。
（二）根据流体流速变化情况分类
（1）均匀流。流速的大小和方向不随路程而改变的流动称均匀流。这种稳定流动的流线相互平行的直线，在等直径长管的中间段及水深
不变的顺直渠道的恒定流动属均匀流。
（2）非均匀流。流体过流断面沿流程改变或流动方向变化，使流
速的大小和方向随路而变化的流动称非均匀流。在管道上扩大或转弯
处的水流运动属非均匀流。在非均匀流中，若流线曲率很小、流线间
的夹角也很小，流线几乎是平行的且接近直线时称渐变流，过流断面
可认为是平面；不能满足渐变流条件的非均匀流即为急变流。
（三）按流体运动接触的壁面情况分类
（1）有压流。流体过流断面的周界为壁面包围，没有自由表面，
流体在压力下流动称有压流或压力流。一般给水管道、供热管道均为
压力流。
（2）无压流。流体过流断面的壁和底为壁面包围，具有自由表面称无压流（重力流）。例如，天然河道的流动和排水管（非满流）中的流动是在重力作用下并具有自由表面的流动属无压流。
流体流动
流体: 在剪应力作用下能产生连续变形的物体称为流体。如气体和液体。
流体的特征：具有流动性。即
●抗剪和抗张的能力很小；
●无固定形状，随容器的形状而变化；
●在外力作用下其内部发生相对运动。
在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续介质。
连续性的假设
➢流体介质是由连续的质点组成的；
➢质点运动过程的连续性。
流体的压缩性
不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体。
可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化，则称为可压缩流体。
实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不可压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可压缩流体处理。
流体的几个物理性质
1 密度
单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为
ρ——
流体的密度，kg/m3
；
m——流体的质量，kg；
v ——流体的体积，m3。
影响流体密度的因素：物性（组成）、T、P
通常液体视为不可压缩流体，压力对密度的影响不大（可查手册）
互溶性混合物的密度最好是用实验的方法测定，当体积混合后变化不大时，可用下式计算：
式中α1、α2、…，αn ——液体混合物中各组分的质量分率；
ρ
1、ρ
2
、…，ρ
n
——液体混合物中各组分的密度，kg/m3；
ρ
m
——液体混合物的平均密度，kg/m3。
当压力不太高、温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算：
ρ
＝M/22.4 kg/m3
式中p ——气体的压力，kN/m2或kPa；
T ——气体的绝对温度，K；
M ——气体的分子量，kg/kmol；
化工原理2.4.2流体流动的阻力分析与层流阻力计算
r r, v v
0 v
dv
(p1－p 2 )
2L
R
rdr
r
v
(p1－p 2
4L
)
(R 2
r2)
南京工业大学
管中心：r＝0，vm ax
(p1－p 2 )
4L
R2
速度分布：v (p1－p 2 ) R 2 [1－( r ) 2 ]
4L
R
v / vmax
[1－( r ) 2 ] R
压力（: p1－p2）A
剪切力: r .Ar
r
dv dr
受力平衡: (p1－p2 )A＝ r .Ar
p2
u
R
南京工业大学
(p1－p 2）r 2＝
dv .2rL
dr
dv ＝ (p1－p 2 )r
dr
2L
r / r＝(p1－p 2 ) /(2L)
边界条件：r＝R, v 0
南京工业大学
p1 L p2
r τr u
u12
pm1
u
2 2
pm2
2 2
hf
u1 u2
hf
pm1 pm2
R
(i )gR / J / kg
化工原理雷诺准数的应用
化工原理雷诺准数的应用
1. 什么是雷诺准数
雷诺准数是化工领域中常用的一种无量纲数，它用于描述流体在管道或其他流
动环境中的流动状态。雷诺准数的定义如下：
$$ Re = \\frac{VD\\rho}{\\mu} $$
其中，Re代表雷诺准数，V代表流体流动的速度，D代表管道的直径，
$\\rho$ 代表流体的密度，$\\mu$ 代表流体的粘度。
2. 雷诺准数的应用
2.1 流动的类型
根据雷诺准数的不同范围，可以判断流体在管道中的流动类型。一般来说，当
雷诺准数小于2000时，流体的流动是属于层流的；当雷诺准数在2000到4000
之间时，流体的流动属于过渡流动；当雷诺准数大于4000时，流体的流动是属于
湍流的。这个判断对于化工工程师来说非常重要，因为不同类型的流动会对管道的设计和操作产生不同的影响。
2.2 流体的混合和分散
雷诺准数的大小也可以用来描述流体的混合程度和分散程度。在离子交换、反
应器和萃取等化工过程中，通常需要将不同的物质混合或将物质与溶剂分散。当雷诺准数较低时，流体的层流状态将有助于物质的混合和分散，而当雷诺准数较高时，湍流状态可以更好地促进物质的混合和分散。
2.3 管道的阻力和压降
雷诺准数还与管道的阻力和压降密切相关。在设计化工流程时，需要考虑管道
系统的阻力和压降，以确保流体能够顺利地流动。当雷诺准数较小时，流体的黏性会对管道系统产生更大的阻力；而当雷诺准数较大时，流体的惯性会成为阻力的主要来源。因此，根据雷诺准数的大小，可以选择合适的管道直径和流体流速，以降低阻力和压降。
2.4 管道的摩擦系数
流体的基本流型
流体的基本流型
流体的基本流型
流体是一种物质状态，它具有流动性和变形性。在自然界中，流体是
非常常见的，例如水、空气等。流体的流动可以分为几种基本流型，
包括层流、湍流、旋转流和自由表面流。
层流是指流体在管道或通道中沿着同一方向流动，速度分布均匀，流
线平行且不交叉的流动状态。层流的特点是流体粘度大，流速较慢，
流线直线且平行，不会产生涡流和湍流。层流的应用广泛，例如在石
油化工、食品加工等领域中，层流技术可以实现高效的混合、分离和
传热。
湍流是指流体在管道或通道中沿着不同方向流动，速度分布不均匀，
流线交错且产生涡流的流动状态。湍流的特点是流体粘度小，流速较快，流线曲折且交错，会产生涡流和湍流。湍流的应用广泛，例如在
航空航天、汽车工业等领域中，湍流技术可以实现减阻、增加升力和
降低噪音。
旋转流是指流体在管道或通道中沿着同一方向流动，速度分布不均匀，流线呈螺旋状的流动状态。旋转流的特点是流体粘度小，流速较快，
流线呈螺旋状，会产生旋转和涡流。旋转流的应用广泛，例如在水力发电、船舶工业等领域中，旋转流技术可以实现高效的能量转换和推进。
自由表面流是指流体在自由表面上流动的状态，例如河流、海洋等。自由表面流的特点是流体粘度小，流速较快，流线曲折且交错，会产生波浪和涡流。自由表面流的应用广泛，例如在水利工程、海洋工程等领域中，自由表面流技术可以实现有效的水资源利用和海洋资源开发。
总之，流体的基本流型包括层流、湍流、旋转流和自由表面流，它们各有特点和应用领域。了解流体的基本流型对于工程设计和科学研究都具有重要意义。
流体流动的类型与分类
流体流动的类型与分类
流体力学是研究流体流动及其与固体的相互作用的科学。流体力学的研究对象是连续介质及其运动状态，而流动是连续介质最基本的运动状态之一。流体流动的类型和分类是流体力学研究的重要内容，本文将就流体流动的类型与分类展开论述。
一、流体流动的类型
流体流动的类型主要有两种：一是层流，二是紊流。
1. 层流
层流是指流体在管道或其他容器内沿着平行的流线有序地流动，各层流体相互之间没有交换和扩散。在层流的情况下，流体的速度分布是对称的，压力分布也是均衡的。层流的特点是稳定有序、局部速度小、剪切应力小，适用于一些需要稳定流动状态的应用领域。
2. 紊流
紊流是流体流动的另一种类型，其特点是流线混乱、流动速度和压力的分布不规则。紊流的流体会发生较大的混合和扩散，导致能量的大量损失。由于流体内部存在涡旋和湍流等现象，紊流流动常常伴随着噪声和振动。紊流通常发生在高速流动或复杂的流动情况下，如绕流体物体、湍流气体的燃烧等。
二、流体流动的分类
根据流动的性质和流速的大小，可以将流体流动分为以下几种类型：一是稳定流动，二是非稳定流动，三是可压缩流动，四是不可压缩流动。
1. 稳定流动
稳定流动是指流体的速度和压力分布在空间和时间上都保持不变的
流动状态。稳定流动具有确定的运动特性和稳定的物理性质，是流体
应用研究和工程设计中最常见和最重要的流动类型。
2. 非稳定流动
非稳定流动是指流体的速度和压力分布随时间和空间的变化而发生
变化的流动。这种流动状态通常包括起始阶段或终止阶段的不稳定过
渡流动和周期性变化的振荡流动。
3. 可压缩流动
化工原理-流体在管内的流动.
过是流动状态的一种特殊形式。
5) 流体的衡算基准不同，柏努利方程形式也不同，上式以质量为基准的形 式，还有以重量、体积为基准的形式，学习中注意各项前后的一致性。
基准
基 准方程形式
国际单位
质量 重量 体积
gz u 2 2
p
We
hf
z
u2 2g
p g
HeBaidu Nhomakorabea
H
f
u
2
2.1 流量与流速
工程上输送流体管路直径的确定 d 4Vs
u
流量VS为生产任务所决定，一般是给定的。 关键：在于选择合适的流速。
若流速选得太大，管径虽然可以减小，但流体流过管道的阻力 增大，消耗的动力就大，操作费随之增加。反之，流速选得太小， 操作费可以相应减小，但管径增大，管路的基建费随之增加。所以 当流体以大流量在长距离的管路中输送时，需根据具体情况在操作 费与基建费之间通过经济权衡来确定适宜的流速。
入口1-1′截面上由于该截面处流体具有一定的压力，通过该截面的流体必 定要带着与所需的功相当的能量进入系统，这种能量称为静压能或流动功。
将mkg流体压进体系所需的作用力F为p1A1， 而流体通过此截面所走的距离L为V1/A1，
则流体带入系统所需的功为：
FL
流体流动
1
m
i 1
n
wi
i
0.2 0.3 0.5 0.001236 700 760 900
m 809kg / m
3
（2）忽略混合时的体积效应，
m 700 0.2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ760 0.3 900 0.5 m 818kg / m 3 V 1
三 、流体静力学基本方程式
四、 流体静力学基本方程式的应用
（一）压力测量： U型管液柱压差计原理是 同一静止液体的同一水平面上压力相等。 指示液必须与被测液体不发生化学反应且不 互溶，必须 0 。一般对液体，指 示液为Hg，对于气体，指示液为水。
p1＋（m＋R）g=p2＋mg＋R 0g p1－p2=R ( 0 ) g
qm qv
（二）流速：
1. 平均流速：单位时间内流体质点在流动 方向上所流经的距离，简称流速u（m/s）。
在工程计算上为方便起见，流体的流速通常指 整个管截面上的平均流速。
qv u A
qm qv Au
qv qm u A A
式中 A——管道截面积，m2。
2. 质量流速：单位时间内流体流经管 道单位截面的质量， ， /( m 2 s）。 w kg
绝对压力、表压和真空度的关系
测定压力
表 压 绝 对 压 力 真 空 度 绝 对 压 力 当时当地大气压
流动类型及判断
过渡流： 流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，
或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。过渡流不是一种 流型。
2014-3-2 4
3、雷诺准数
影响流体流动类型的因素：
流体的流速u ； 管径d； 流体密度ρ ； 流体的粘度μ 。
u、d、ρ 越大，μ 越小，就越容易从层流转变为湍
流。上述中四个因素所组成的复合数群duρ/μ，是判断流体流
当流体在管中流动时，若其质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运 动，质点之间没有迁移，互不混合，整个管的流体就如一层一层的同心圆 筒在平行地流动。
湍流(turbulent flow)或紊流:
当流体在管道中流动时，流体质点除了沿着管道向前流动外，各质点的 运动速度在大小和方向上都会发生变化，质点间彼此碰撞并互相混合，这种 流动状态称为湍流或紊流。
计算出Re
Re＞4000
计算：Re=duρ/μ=0.1×1×1000/10-3=100000＞4000 结论：钢管中水的流动类型为湍流。 习题（略）
动类型的准则。
这数群称为雷诺准数或雷诺数(Reynolds number)， 用Re表示。
2014-3-2 5
雷诺准数表达式：
Re
雷诺准数的因次分析：
du
L M du ( L)(T )( L3 ) 0 0 0 Re L M T M ( L)(T )
流体流动类型
流体流动类型
流体是物质的一种状态，具有流动性质。流体流动类型是指流体在运
动过程中所表现出来的不同特征和规律。根据不同的分类标准，可以
将流体的流动类型分为多种。
一、按照黏性程度分类
1. 粘性流：指在运动过程中，由于黏性力的作用，流体内部不同层次
之间存在相对滑移的情况。粘性流通常表现为速度分布不均匀、阻力
较大、容易形成涡旋等特点。
2. 非粘性流：指在运动过程中，黏性力可以忽略不计。非粘性流通常
表现为速度分布均匀、阻力较小、容易形成层状结构等特点。
二、按照运动状态分类
1. 层流：指在管道或沟渠内部，由于黏性力和惯性力之间的平衡作用，使得不同层次之间不存在相对滑移现象。层流通常表现为速度分布均匀、无涡旋、无噪声等特点。
2. 湍流：指在管道或沟渠内部，由于黏性力和惯性力之间的失衡作用，
使得不同层次之间存在相对滑移现象。湍流通常表现为速度分布不均匀、存在涡旋、噪声较大等特点。
三、按照流体密度分类
1. 均质流：指在运动过程中，流体密度均匀分布。均质流通常表现为速度分布均匀、无涡旋、无噪声等特点。
2. 非均质流：指在运动过程中，流体密度不均匀分布。非均质流通常表现为速度分布不均匀、存在涡旋、噪声较大等特点。
四、按照速度大小分类
1. 低速流：指在运动过程中，流体的平均速度较慢。低速流通常表现为阻力小、容易形成层状结构等特点。
2. 高速流：指在运动过程中，流体的平均速度较快。高速流通常表现为阻力大、容易形成涡旋等特点。
五、按照压力变化分类
1. 压缩性流：指在运动过程中，由于压力差异而引起的密度变化比较明显的情况。压缩性流通常表现为波浪形的压力变化、速度分布不均
流体流动曲线
流体流动曲线
1. 流体流动曲线的概念
流体流动曲线是描述流体在流动过程中速度和压力变化的图形。在流体力学中，研究流体运动的最基本方法之一就是通过绘制流体流动曲线来分析和理解流体运动的规律。
流体流动曲线有助于我们了解流体在不同条件下的流动行为，以及液体或气体在管道、河流、风洞等不同环境中的流动特性。通过研究流体流动曲线，我们可以确定流体流量、压力损失以及非定常流动等重要参数。
2. 流体流动曲线的类型
流体流动曲线可以分为多种类型，常见的有以下几种：
2.1 局部流动曲线
局部流动曲线用于研究流体在局部区域内的流动行为。比如在管道弯头、管子收缩或扩张处，我们可以通过绘制局部流动曲线来分析流体在这些区域内的速度和压力变化情况。
2.2 全局流动曲线
全局流动曲线用于研究整个流体系统内的流动情况。比如在研究河流、气流或涡旋等大范围的流动时，我们可以通过绘制全局流动曲线来分析流体在系统内的速度和压力变化规律。
2.3 临界流动曲线
临界流动曲线用于描述流体在接近临界状态下的流动行为。当流体的速度接近临界速度时，流动会发生剧烈的变化，这时我们可以通过绘制临界流动曲线来研究流体在临界状态下的流动特性。
2.4 非定常流动曲线
非定常流动曲线用于描述流体在非稳定流动状态下的行为。比如在研究液体或气体在短时间内的流动变化时，我们可以通过绘制非定常流动曲线来分析流体在这些特殊条件下的运动规律。
3. 流体流动曲线的应用
流体流动曲线在许多工程和科学领域中都具有重要的应用价值。以下是一些常见的应用领域：
3.1 工程设计
流体流动曲线在工程设计中起到重要的作用。比如在设计管道系统、风力发电机或船舶结构时，我们需要通过绘制流体流动曲线来研究流体在系统内的运动规律，以便确定最佳设计参数。
流体流动类型的概念及判断
流体流动类型的概念及判断
流体流动类型是指流体在流动过程中所表现出的不同特点和规律。流体流动类型的判断是通过观察流体流动的特征和运动规律来进行的。下面将从流体流动的基本概念、流动类型的分类以及判断流动类型的方法等方面进行详细阐述。
一、流体流动的基本概念
流体是指可以自由流动的物质，包括液体和气体。流体流动是指流体在力的作用下发生的位置和形状的变化。流体流动具有连续性、不可压缩性和黏性等基本特征。连续性是指流体在流动过程中不会出现断裂或中断，而是呈现出连续的状态；不可压缩性是指在常温常压下，流体的体积几乎不受外力的作用而发生变化；黏性是指流体在流动过程中会产生内部的滑动阻力。
二、流动类型的分类
1. 按流动速度分类：
(1) 亚音速流动：流体的流动速度小于声速，流体在流动过程中的速度变化非常缓慢，并且速度场和压力场变化的幅度也很小，通常认为是稳定的。
(2) 超音速流动：流体的流动速度大于声速，流体在流动过程中会形成激波区，速度场和压力场变化突然，流动状态不稳定。
(3) 高超音速流动：流体的流动速度远大于声速，流体在流动过程中形成的压力、温度和密度等参数变化很大，流动状态非常复杂。
2. 按流动的性质分类：
(1) 层流：流体在管道或其他限定空间内流动时，流体颗粒的流动轨迹呈现出平行的特点，速度场和压力场的分布均匀，流动稳定。
(2) 湍流：流体在管道或其他限定空间内流动时，流体颗粒的流动轨迹呈现出混乱和随机的特点，速度场和压力场的分布均不均匀，流动不稳定。
3. 按流动的状态分类：
(1) 定常流动：流体在流动过程中的速度场、压力场和温度场等物理量都不随时间的变化而变化，流动状态保持稳定。
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2.4.2 流体流动类型
年级：高二科目：化工基础主备人：佟长燕时间：
教学目标
【知识目标】1、理解流体流动类型。
2、掌握雷诺数的计算。
3、学会判断流体流动类型。
【技能目标】通过自主学习和合作交流，结合图片和练习，使学生掌握雷诺数的计算和流体流动类型的判断。
【情感态度与价值观】在学习的过程中，培养学生学生逻辑思维能力和严谨的科学态度。
学习重、难点
1．重点：熟练判断流体流动类型。
2．难点：熟练判断流体流动类型。
学习方法：自主探究、合作交流、讲解
一、温故互查
1、流速与流量的关系？
2、圆形管路中流体各质点点速度大小和方向如何？
二、自学检测（阅读课本35-37，完成下列问题）
（1）流体流动类型
流体充满导管做连续定常流动时，有两种不同的流动类型，即和。层流（又称）流体的指点沿管轴方向做规则的运动，质点之间不。因此，整个导管内的流体如同的流体平行流动。湍流（又称）流体的质点有剧烈的、和，做的紊乱运动。因此，流体质点除沿导管向前整体流动外，各质点的运动速度在
和上随时间都在发生变化。
（2）流体流动类型的判别——雷诺数
流体流动类型可由雷诺数判别，雷诺数的表达式为，当Re≤ ,流体的流动类型为层流；当Re≥时，流体的流动类型为湍流；在Re
时，流动类型属不稳定的过渡区，过渡区可能是，也可能是，其流动类型与外界条件的影响有关。
三、巩固练习
1、流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。
A 层流；
B 湍流；
C 过渡流；
D 漩涡流。
2、流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。
A 层流；
B 湍流；
C 过渡流；
D 漩涡流。
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、流体在直管中流动，当（）≤2000时，流体的流动类型属于层流。
A Re；
B Pr；
C Nu；
D Gr。
5、流体在直管中流动，当Re（）4000时，流体的流动类型属于湍流。
A ＜；
B ≥；
C ≤ ；
D ≠。
6、【2011年考高】通过计算得知某流体在圆管内流动的雷诺数为3000，该流动类型是层流。（）
7、滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（）
四、能力提高
【自主探究】1、求20℃时煤油在圆形直管内流动时的Re值，并判断其流型。已知管内径为50mm，没有的流量为9m3/h， 20℃下煤油的密度为810kg/m3，粘度为3mPa.s。
【合作交流】有一内径为25mm的水管，如管中流速为1.0m/s，水温为20℃。求：（1）管道中水的流动类型；（2）管道内水保持层流状态的最大流速
五、归纳与小结
【作业布置】课本P64,2-16①②
【安全教育】指挥灯信号的含义
（1）绿灯亮时，准许车辆、行人通行；
（2）红灯亮时，不准车辆、行人通行；
（3）黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已超过停止线的车辆和已经进入人行横道的行人，可以继续通行；
（4）黄灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通行。