题目
, 已知管径d=150 mm,流量Q=15L/s,液体温度为 10 ℃,其运动粘度系数ν=0.415cm2/s。试确定:(1)在此温度下的流动状态;(2)在此温度下的临界速度;(3)若过流面积改为面积相等的正方形管道,则其流动状态如何?
, 已知管径d=150 mm,流量Q=15L/s,液体温度为 10 ℃,其运动粘度系数ν=0.415cm2/s。试确定:(1)在此温度下的流动状态;(2)在此温度下的临界速度;(3)若过流面积改为面积相等的正方形管道,则其流动状态如何?
题目解答
答案
解:流体平均速度为: 
雷诺数为: 
故此温度下处在不稳定状态。
因此,由不稳定区向湍流转变临界速度为:
由不稳定区向层流转变临界速度为: 
若为正方形则
故为湍流状态。
解析
步骤 1：计算流体平均速度
根据题目给出的流量Q和管径d，可以计算出流体的平均速度v。公式为：$v = \frac{Q}{A}$，其中A为管道的横截面积，对于圆形管道，$A = \frac{\pi d^2}{4}$。
步骤 2：计算雷诺数
雷诺数是判断流体流动状态的关键参数，其计算公式为：${R}_{e} = \frac{vd}{\nu}$，其中v为流体平均速度，d为管道直径，ν为运动粘度系数。
步骤 3：判断流动状态
根据雷诺数的大小，可以判断流体的流动状态。一般情况下，${R}_{e} < 2320$时为层流，${R}_{e} > 4000$时为湍流，${R}_{e}$在2320到4000之间为过渡区。
步骤 4：计算临界速度
临界速度是指从层流转变为湍流或从湍流转变为层流的速度。根据雷诺数的临界值，可以计算出临界速度。
步骤 5：计算正方形管道的雷诺数
如果管道形状改为面积相等的正方形，需要重新计算雷诺数，以判断新的流动状态。
根据题目给出的流量Q和管径d，可以计算出流体的平均速度v。公式为：$v = \frac{Q}{A}$，其中A为管道的横截面积，对于圆形管道，$A = \frac{\pi d^2}{4}$。
步骤 2：计算雷诺数
雷诺数是判断流体流动状态的关键参数，其计算公式为：${R}_{e} = \frac{vd}{\nu}$，其中v为流体平均速度，d为管道直径，ν为运动粘度系数。
步骤 3：判断流动状态
根据雷诺数的大小，可以判断流体的流动状态。一般情况下，${R}_{e} < 2320$时为层流，${R}_{e} > 4000$时为湍流，${R}_{e}$在2320到4000之间为过渡区。
步骤 4：计算临界速度
临界速度是指从层流转变为湍流或从湍流转变为层流的速度。根据雷诺数的临界值，可以计算出临界速度。
步骤 5：计算正方形管道的雷诺数
如果管道形状改为面积相等的正方形，需要重新计算雷诺数，以判断新的流动状态。