流幻-6目录
1.5 边界层及边界层理论
一、边界层概念及普兰特边界层理论 二、边界层的形成和发展 三、边界层分离 1.6 湍流的特点 1.7 流速、流量的测量 1.7.1 变压头流量计 1.7.2 变截面流量计
1.5 边界层及边界层理论
一、边界层概念及普兰特边界层理论
普 兰 特 边 界 层 理 论 的 主 要 内 容 ：
文 丘 里 流 量 计 的 缺 点 ： 加 工 比 孔 板 复 杂 ， 因 而 造 价 高 ， 且 安 装 时 需 占 去 一 定 管 长 位 置 ， 优 点 ： 其 永 久 损 失 小 ， 故 尤 其 适 用 于 低 压 气 体 的 输 送 。

孔 流 系 数
Vu0A0C0A0
2gR 0

影 响 孔 流 系 数 C0的 因 素 ： A 0/A 1、 雷 诺 数 Re1=du1/、 取 压 位 置 、 孔 口 的 形 状 、 加 工 精 度 。 需 由 实 验 确 定 。
孔板一定时：
0 .8 4
0 .8 2
C0

f Re1,
A0 A1

0 .8 0 0 .7 8 0 .7 6
C 0 0 .7 4
0 .72
C 0 值 多 在 0 . 6 至 0 . 7 之 间 00 ..67 80
0 .6 6
0 .6 4
0 .6 2
0 .6 0
3
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105
106
R e1
孔 流 系 数 C 0 与 R e1 及 A 0/A 1 的 关 系
压 力 逐 渐 减 小
y
压 力 逐 渐 增 大
y
y
A
S 分离点
D
E
1.6 湍流的特点 -----脉动 fluctuation
脉 动 强 度 I ux2 可 达 30% 以 上 ux
瞬 时 A量 AA
1T
A T
0
Adt
ux
ux
1
T
Adt 0
T0
ux x
ux
0
时间
1.7 流速、流量的测量 1.7.1 变压头流量计
2
在 距 孔 板 1 /2 倍 管 径
处。
R
测量原理
影 响 两 测 压 点 间 的 压 力 差 的 因 素 ： p 1 孔 板 结 构 、 流 速
暂 不 计 摩 擦 损 失 ， 1 、 2 之 间 有 ：
p2
p1 u12 p2 u22
2 2
A 1u1A 2u2A 0u0(孔)口
1
2
1．测 速 管 ：
u
又 称 A p uA2
g g 2g
p A p R 0 g
R
uA 2
2
R0
g
uA
2gR0
------点 速 度
Re=ud/
0.9
0.8 u umax 0.7
0.6
0.5 102
0 .7
0 .6 A 0 A1
0 .5
0 .4 0 .3 0 .2 0 .1 0 .0 5
p2 p1
使 用 注 意 事 项
安 装 时 应 在 其 上 、 下 游 各 有 一 段 直 管 段 作 为 稳 定 段 ， 上 游 长 度 至 少 应 为 10d1， 下 游 为 5d1
优点： 构造简单，制造和安装都很方便 缺点： 机械能损失（称之为永久损失）大 当d0/d1=0.2时，永久损失约为测得压差的90%， 常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失也有75%。
103
104
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106
10
Remax=umaxd/
测 u m a x 平 均 速 度 流 量
测 速 管 加 工 及 使 用 注 意 事 项
测速管的尺寸不可过大，一般测速管直径不应超过管道直径的 1/50。 测速管安装时，必须保证安装点位于充分发展流段，一般测量点的
上、下游最好各有 50d 以上的直管段作为稳定段。 测速管管口截面要严格垂直于流动方向。
边界层
u m ax
u
Le
充分发展的流动
进口段长度
层流时 Le/d=0.05Re；
(a)层 流
湍流时 Le=4050d
u
边界层
这里，雷诺数 Re=ubd/。
Le
充分发展的流动
进口段长度
(b )湍 流 圆管内边界层的发展
三、边界层分离
边 界 层 分 离 的 必 要 条 件 是 ： 逆 压 、 流 体 具 有 粘 性 这 两 个 因 素 缺 一 不 可 。
u
A
测速管的优点：
结构简单、阻力小、使用方便，
尤其适用于测量气体管道内的流速。
缺点：
不能直接测出平均速度，
R
且压差计读数小，常须放大才能读得准确。
2． 孔 板 流 量 计 p 1
结构
p2
两种取压方式：
(1) 角 接 法
取压口在法兰上；
(2) 径 接 法
上游取压口在距孔板 1
倍管径处，下游取压口 1
u
u
主 体 区 或 外 流 区
u
u
ux=0.99u
u边界层区 u
二 、 边 界 层 的 形 成 和 发 展
u
层流边界层
过渡区 湍流边界层
R e x = u x /
层流底层
x
边界层的发展
流 体 流 过 光 滑 平 板 时 ， 边 界 层 由 层 流 转 变 为 湍 流 发 生 在 R e c = 2 1 0 5 3 1 0 6
u0A0
1 11
2p1 p2

0 R
A22 A12
用A0代 替A2，
再 考 虑 到 机 械 能 损 失u0A0
CD 11
2 p1 p2

孔板流量计
A02 A12
u0
CD 1 A0 A1 2
2p1 p2

C0
2p1 p2

C0
2gR0
1
2
0
R
孔板流量计
3 ． 文 丘 里 （ V e n t u r i ） 流 量 计 收缩段 扩 大 段
收 缩 段 锥 角 通 常 取 1525，
扩 大 段 锥 角 要 取 得 小 些 ， 一 般 为 57
文 氏 喉 ， u0
Vu0A0C0A0
2gR 0

R
C 0 约 为 0 . 9 8 0 .9 9
( 1 ) 紧 贴 壁 面 非 常 薄 的 一 层 ， 该 薄 层 内 速 度 梯 度 很 大 ， 这 一 薄 层 称 为 边 界 层 。
(2 )边 界 层 以 外 的 流 动 区 域 ， 称 为 主 体 区 或 外 流 区 。 该 区 域 内 流 体 速 度 变 化 很 小 ， 故 这 一 区 域 的 流 体 流 动 可 近 似 看 成 是 理 想 流 体 流 动 。