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摩擦系数
2019-09-17 09:56
          其实机械内部构造是复杂的,尼古拉实验为了探索湍流时摩擦系数的变化规律,尼古拉载在153年进行了著名的实验,他在人工粗糙管中系统地进行了摩擦系数和断面流速的测定,古拉丝实验涉及的参数范围比较大,相对粗糙度/范围为1/30~1/10,雷诺数范围为50~10°,得到曲线,即尼占拉数曲线尼古拉兹曲线中,管道的流动可分为五个区域;

        第一个区域是层流区,层流与菌流之间的过渡区;


        第二个区域是层流与湍流之间的过渡区,在此区域内,与相对粗糙度无关,只是函数,此区是层流向湍流过渡,这个区的范围很窄,实用意义不大;
        第三个区域为湍流光滑区,对应的与相对粗糙度无关,只是的函数。
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       第四个区域是湍流过渡区,此时与函数都有关。当值一定时,随值增大面减小,增大至某一数值后,下降缓慢;当值一定时值的增加面增大。

       第五个区域是流粗糙区,此区域内,对于特定管路,为常数,根据沿程阻力通式可知,所以此区域又称为阻力平方区相对粗糙度愈大,达到阻力平方区的值愈低。
摩擦系数的经验显示,对于某一个具体管道边界,固体表面粗糙度是一定的,当湍流的水流强度改变,即雷诺数变化,必然会引起黏性底层厚度的改变。这样存在三种情况:翻流光滑区较小,较大而且边界粗糙突起对湍流运动没有影响,这时边界可以认为是光滑的,流处于水力光滑区,水流阻力主要是黏滞阻力。

       流光滑区的沿程摩擦系数半经验,也称为尼古拉兹光滑管经验,布拉修斯公式其适用范围,此时能量损失约与速度的次方成正比。

      湍流粗糙区当较大,流层较小时,边界粗糙突起凸入湍流核心部分,对流运动影响很大,边界称为水力粗糙,或湍流处于水力粗糙区,水流阻力主要是湍动阻力幽流粗糙区沿程摩擦系数的半经验,也称为尼古拉兹粗糙管。

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