层流
层流
层流(laminar flow)是
流体
的一种流动状态,它作层状的流动。流体在管内低速流动时呈现为层流,其质点沿着与管轴平行的方向作平滑
直线运动
。流体的
流速
在管中心处最大,其近壁处最小。管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5。
简介
对于
粘性流体
的层状运动,流体微团的轨迹没有明显的不规则
脉动
。相邻流体层间只有
分子热运动
造成的动量交换。层流只出现在
雷诺数
Re(Re=ρUL/μ)较小的情况中,即
流体密度
ρ、
特征速度
U和物体
特征长度
L都很小,或
流体粘度
μ很大的情况中。当Re超过某一
临界雷诺数
Recr时,层流因受
扰动
开始向不规则的湍流过渡,同时运动
阻力
急剧增大。临界雷诺数主要取决于流动形式。对于
圆管
,Recr≈2000,这时特征速度是圆管
横截面
上的
平均速度
,特征长度是圆管
内径
。层流一般比湍流的
摩擦阻力
小,因而在
飞行器
或
船舶
设计中,应尽量使
边界层
流动保持层流状态。
举例说明
在低雷诺数的情况下,细致地调节细管中红水的流速,当它与主流管内水流速度相近时,可以看到清水中有稳定而清晰的红色水平流线,主流管中各水层互不干扰,是层流的典型例子。
经常遇见的层流现象还有毛细管或多孔介质中的流动、轴承润滑膜中的流动、微小颗粒在粘性流体中运动时引起的流动、液体或气体流经物体表面附近形成的边界层中的流动等。
参考文献
1.л.r.洛强斯基著,王殿儒等译:《层流边界层》,国防工业出版社,北京,1965。
2.F.M.怀特著,魏中磊、甄思淼译:《粘性流体动力学》,机械工业出版社,北京,1982
3.词条作者:吴望一《中国大百科全书》74卷(第二版)物理学词条:流体力学:中国大百科全书出版社,2009-07:49页
参考资料
最新修订时间:2024-09-19 18:40
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