1、層流、紊流兩種水流流態(tài)的外觀表現(xiàn)是怎樣的?
答:層流:質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律地作分層流動(dòng),管內(nèi)顏色水成一股細(xì)直的流束,運(yùn)動(dòng)要素?zé)o脈動(dòng)現(xiàn)象。
紊流:質(zhì)點(diǎn)互相混滲作無規(guī)則運(yùn)動(dòng),管內(nèi)顏色水成直線抖動(dòng)、斷續(xù)或是完全散開,最終與周圍清水迅速相混,運(yùn)動(dòng)要素發(fā)生不規(guī)則的脈動(dòng)現(xiàn)象
2、雷諾數(shù)的物理意義是什么?為什么雷諾數(shù)可以用來判別流態(tài)?
答:雷諾數(shù)物理意義:慣性力與粘性力之比,是表征流動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)無因次數(shù)。
層流:流體質(zhì)點(diǎn)一直沿流線運(yùn)動(dòng),彼此平行,不發(fā)生相互混雜的流動(dòng)。
紊流:流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中,互相混雜、穿插的流動(dòng)。(紊流包含:主體流動(dòng)+各種大小強(qiáng)弱不同的旋渦)
因?qū)恿髋c紊流所處的狀態(tài)不同,故數(shù)值大小也不同,所以可以用雷諾數(shù)來差別流態(tài),數(shù)值大于臨界值的為紊流,小于臨界值的為層流。
3、臨界雷諾數(shù)與哪些因素有關(guān)?為什么上臨界雷諾數(shù)和下臨雷諾數(shù)不一樣?
答:臨界雷諾數(shù)與流速、管徑、流體的動(dòng)力粘度及流體的密度有關(guān)。
上臨界雷諾數(shù)和下臨雷諾數(shù)之所以不一樣是因?yàn)榛靵y無章的流動(dòng)所具有的慣性力大于層流的粘性力;當(dāng)從層流變成紊流時(shí),粘性力逐漸減小,慣性力逐漸增大,因?yàn)椴煌牧λ鲗?dǎo)的作用不一樣,所以上臨界雷諾數(shù)和下臨雷諾數(shù)不一樣。
4、流態(tài)判據(jù)為何采用無量綱參數(shù),而不采用臨界流速?
答:流速只能代表慣性力。雷諾數(shù)是慣性力與粘性力之比。判斷一個(gè)流態(tài)是層流還是湍流要看它的雷諾數(shù)是否超過臨界雷諾數(shù)。只看速度是不夠的,比如兩個(gè)相同速度的流動(dòng),一個(gè)在光滑的管內(nèi)進(jìn)行,一個(gè)在粗糙的管內(nèi)進(jìn)行,則光滑管中的可能保持為層流,而粗糙管中的可能已是湍流??梢娝俣炔⒉荒苷f明問題的實(shí)質(zhì)。
5、破壞層流的主要物理原因是什么?
答:是流體質(zhì)點(diǎn)摻混,互相碰撞所造成的慣性阻力作用大于粘性力作用,因此而導(dǎo)致層流的破壞。