流体在管内的流动阻力
流体流动阻力的测定 实验报告
实验一流体流动阻力的测定摘要：通过实验测定流体在光滑管、粗糙管、层流管中流动时，借助于伯努利方程计算摩擦阻力系数和雷诺数之间的关系，并与理论值相比较。
同时以实验手段计算突然扩大处的局部阻力，并对以上数据加以分析，得出结论。
一、目的及任务1.掌握测定流体流动阻力的实验的一般实验方法。
2.测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。
3.测定层流管的摩擦阻力。
4.验证湍流区内摩擦阻力系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。
5.将所得的光滑管的λ-Re 方程与Blasius 方程相比较。
二、基本原理1.直管摩擦阻力不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动速度和方向的突然变化，产生局部阻力。
影响流体阻力的因素较多，在工程上采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。
流体流动阻力与流体的性质，流体流经处几何尺寸以及流动状态有光，可表示为∆p=f （d ，l ，u ，ρ，μ，ε）引入下列无量纲数群雷诺数Re=μρdu 相对粗糙度dε管子的长径比dl 从而得到),,du (p 2d ld u εμρρψ=∆令λ=Φ（Re ，dε）2)(Re,2u d d l pερΦ=∆可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。
22u d l ph f ⨯=∆=λρ式中f h ——直管阻力，J/Kg ；l ——被测管长，m ；d ——被测管内径，m ；u ——平均流速，m/s ；λ——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为d 的圆形管中流动时，选取两个截面，用U 形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。
根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。
改变流速可测出不同Re 下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ-Re 关系。
流体管道阻力计算公式
流体管道阻力计算公式管道阻力计算公式：R=(λ/D)*(ν^2*γ/2g)。
ν-流速(m/s)；λ-阻力系数；γ-密度(kg/m3)；D-管道直径(m)；P-压力(kgf/m2)；R-沿程摩擦阻力(kgf/m2)；L-管道长度(m)；g-重力加速度=9.8。
压力可以换算成Pa，方法如下：1帕=1/9.81(kgf/m2)。
管路内的流体阻力流体在管路中流动时的阻力可分为摩擦阻力和局部阻力两种。
摩擦阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦产生的阻力，又称为沿程阻力，以hf 表示。
局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门以及管道截面的突然扩大或缩小等局部部位所引起的阻力，又称形体阻力，以hj表示。
流体在管道内流动时的总阻力为Σh=hf+hj。
拓展资料：流体阻力的类型如下：由于空气的粘性作用，物体表面会产生与物面相切的摩擦力，全部摩擦力的合力称为摩擦阻力。
与物面相垂直的气流压力合成的阻力称压差阻力。
在不考虑粘性和没有尾涡（见举力线理论）的条件下，亚声速流动中物体的压差阻力为零（见达朗伯佯谬）。
在实际流体中，粘性作用下不仅会产生摩擦阻力，而且会使物面压强分布与理想流体中的分布有别，并产生压差阻力。
对于具有良好流线形的物体，在未发生边界层分离的情形（见边界层），粘性引起的压差阻力比摩擦阻力小得多。
对于非流线形物体，边界层分离会造成很大的压差阻力，成为总阻力中的主要部分。
当机翼或其他物体产生举力时，在物体后面形成沿流动方向的尾涡，与这种尾涡有关的阻力称为诱导阻力，其数值大致与举力的平方成正比。
在跨声速（见跨声速流动）或超声速（见超声速流动）气流中会有激波产生，经过激波有机械能的损失，由此引起的阻力称为波阻，这是另一种形式的阻力。
作加速运动的物体会带动周围流体一起加速，产生一部分附加的阻力，通常用某个假想的附连质量与物体加速度的乘积表示。
船舶在水面上航行时会产生水波，与此有关的阻力称为兴波阻力。
11-第11讲 粘性流体管内流动阻力和能量损失
u
u'
u
u
t
0 图 4-9 紊流速度脉动示意图 T
由于脉动的随机性， 一般采用时间平均值对紊流流动进行研究。 假设脉动的平均周期为 T，则定义速度的时间平均值（简称时均值）为
u
1 udt T 0
T
（4-19）
瞬时值与时均值之差就是脉动值，用“’“表示，于是，脉动速度为
u' u u
或写成
p1 1V12 p2 2V22 hf g 2g g 2g
由于两截面均为层流，故 1 2 ；又截面积不变，由连续性方程，有 V1 V2 V ，则有
hf
p1 p2 p g g
这说明， 流体自截面 1 到截面 2 的能量损失， 损失的不是动能， 而是压能。 再由 （4-14） 式，可得
u u u'
同样，瞬时压强、时均压强和脉动压强的关系为
p
代入上式，得到沿程损失为
32l V d2
32lV 64 l V 2 64 l V 2 hf 2 d g Vd d 2 g Re d 2 g
上式也表明，对于层流来说，流动损失与速度的一次方成正比。对比达西公式
hf
得到圆管层流流动的沿程阻力系数为
l V2 d 2g
（3）在管道中心处速度最大，为
umax
p 1 2 311.8 0.052 R 0.127m / s l 4 100 4 1.53 10 2
在半径 r 20mm 处的速度为
u
p 1 311.8 0.052 0.022 (R2 r 2 ) 0.107m / s l 4 100 4 1.53 10 2
R p1 l τ r p2 u x u 1 图 4-6 2
流体流动阻力测定实验
实验报告项目名称：流体流动阻力测定实验学院：专业年级：学号：姓名：指导老师：实验组员：一、实验目的1、学习管路阻力损失h f和直管摩擦系数的测定方法。
2、掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数Re之间的关系及其变化规律。
3、学习压差测量、流量测量的方法。
了解压差传感器和各种流量计的结构、使用方法及性能。
4、掌握对数坐标系的使用方法。
二、实验原理流体在管道内流动时，由于黏性剪应力和涡流的存在，会产生摩擦阻力。
这种阻力包括流体流经直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或管子大小形状改变所引起的局部阻力。
流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系：h f = ρfP ∆=22u d l λ （4-1）式中： -f h 直管阻力，J/kg ；-d 直管管径，m ；-∆p 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 直管管长，m ； -u 流速，m / s ； -ρ流体的密度，kg / m 3；-λ摩擦系数。
滞流时，λ=Re 64；湍流时，λ与Re 的关系受管壁相对粗糙度dε⋅的影响，即λ= )(Re,df ε。
当相对粗糙度一定时，λ仅与Re 有关，即λ=(Re)f ，由实验可求得。
由式（4—1），得 λ=22u P l d f∆⋅⋅ρ （4-2） 雷诺数 Re =μρ⋅⋅u d （4-3）式中-μ流体的黏度，Pa*s和流体在管内的流速u，查出流体的物理性质，即可分别计测量直管两端的压力差p算出对应的λ和Re。
三、实验装置1、本实验共有两套装置，实验装置用图4-2所示的实验装置流程图。
每套装置中被测光滑直管段为管内径d=8mm，管长L=1.6m的不锈钢管；被测粗糙直管段为管内径d=10mm，管长L=1.6m的不锈钢管2、流量测量：在图1-2中由大小两个转子流量计测量。
3、直管段压强降的测量：差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。
图4-2 流体流动阻力测定实验装置流程图⑴—大流量调节阀；⑵—大流量转子流量计；⑶—光滑管调节阀；⑷—粗糙管调节阀；⑸—光滑管；⑹—粗糙管；⑺—局部阻力阀；⑻—离心泵；⑼—排水阀；⑽倒U管⑾⑾’—近端测压点；⑿⑿’—远端测压点；⒀⒀’—切断阀；⒁⒁’—放空阀；⒂⒂’—光滑管压差；⒃⒃’—粗糙管压差；⒄—数字电压表；⒅—压差变送器四、实验步骤1、检查储水槽内的水位是否符合要求，检查离心泵的所有出口阀门以及真空表、压力表的阀门是否关闭。
流体流动阻力
当管路由若干直径不同的管段组成时, 当管路由若干直径不同的管段组成时,由于各段的流速不 同,此时管路的总能量损失应分段计算,然后再求其总和 此时管路的总能量损失应分段计算, P77:15、16、18 、 、
水在圆形直管中作完全湍流时，当输送量、 水在圆形直管中作完全湍流时，当输送量、管长和管子的 相对粗糙度不变，仅将其管径扩大一倍， 相对粗糙度不变，仅将其管径扩大一倍，则阻力变为原来的 （ 来的（ 来的（ ）倍；若水作层流流动时，其它条件不变，阻力变为原 若水作层流流动时，其它条件不变， ）倍；
1）突然扩大与突然缩小 ）
u2 h′ = ξ ⋅ 小管的流速u， 可根据小管与大管的截面积之比 取小管的流速 ，ξ可根据小管与大管的截面积之比 f 2
查图。 查图。 2）管出口和管入口 ） 管入口：流体自容器进入管内，相当于突然缩小， 管入口：流体自容器进入管内，相当于突然缩小，A2/A1≈0， 突然缩小 ， 管进口阻力系数，ξc=0.5。 管进口阻力系数， 。 管出口：流体自管子进入容器或从管子排放到管外，相当于突然 管出口：流体自管子进入容器或从管子排放到管外，相当于突然 扩大。 管出口阻力系数， 扩大。 A1/A2≈0，查表得管出口阻力系数，ξe=1.0。 ，查表得管出口阻力系数 。
水力半径r 水力半径 H： 流体在流道里的流道截面积A与润湿周边长度 之比 流体在流道里的流道截面积 与润湿周边长度Π之比 与润湿周边长度 rH=A/Π 当量直径d 当量直径 e： 取4倍的水力半径称为非圆形管的当量直径 e 倍的水力半径称为非圆形管的当量直径d 倍的水力半径称为非圆形管的当量直径 de=4 rH =4A/Π
1)滞流区：Re≤2000 滞流区 3)湍流区 2000≤Re≤4000 湍流区 及 2)过渡区：4000≤Re及 虚线下区域 过渡区 λ=64/Re， ， 无关，呈一条直线 ε/d无关 一定时， 无关， ε/d一定时，Re↑曲线均可用 为安全计，一般查湍流λ-Re曲线 一定时， 一定时 一定时 滞流或湍流λ-Re曲线均可用，为安全计，一般查湍流 滞流或湍流 ，与 λ↓；Re一定时，ε/d↑，λ↑ 曲线
管路流体流动阻力的测定(华南师范大学)
实验四管路流体流动阻力的测定一、实验目的1、掌握流体流动阻力的测定方法2、测定流体流过直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系3、测定流体流过管件的局部阻力，并求出阻力系数。
二、实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压力损耗。
这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体流动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。
1、直管阻力损失的测定不可压缩流体连续稳定地在直管中流动时，相距l 米的任意两个截面1-1和2-2间的机械能恒算可以用下式来表示：2211221222fp u p u gz gz h ρρ++=+++（4-1）或者2211221222fp u p u z z H g g g gρρ++=+++（4-2）式中：1z ，2z ——截面1-1和截面2-2距基准面的高度，m1p ，2p ——流体在截面1-1和截面2-2处的绝对压强，Pa ；1u ，2u ——流体在截面1-1和截面2-2处的流速，m ·s -1；ρ——流体的密度，kg ·m -3f h ——单位质量流体流过l 米距离时的直管阻力损失，J ·kg -1f H ——单位重量流体流过l 米距离时的直管阻力损失，m。
当两个截面管径相等，并处于同一水平面时，则有12z z =，12u u u==分别代入式（4-1）和式（4-2）得：12f p p ph ρρ-==（4-3）以及12f p p pH g gρρ-== （4-4）应用上述两式均可计算出流体的直管阻力损失，其大小主要体现在所取两截面的压差12p p -上。
因此，只需测得所取截面的压差，便可得到直管阻力损失。
2、直管摩擦系数λ和雷诺数Re 的测定当流体在圆形直管内流动时，直管的阻力损失可通过范宁（Fanning ）公式进行计算：22f l u h d λ=⋅（4-5）或22f l u H d g λ=⋅（4-6）式中：λ——直管的摩擦系数，无量纲；l ——直管的长度，m ；d ——直管的内径，m ；大量实验研究表明，摩擦系数λ与流体的密度ρ、粘度μ、管径d 、流速u 和管壁粗糙度e 有关应用因次分析的方法，可以得出摩擦系数与雷诺数和管壁相对粗糙度e/d 存在函数关系，即：(Re,ef dλ=（4-7）通过实验测得λ和Re 数据，可以在双对数坐标上标绘出实验曲线。
管路阻力计算公式
管路阻力计算公式管路阻力是指液体在管道内流动时所受到的阻碍，其大小取决于流体的性质、管道的几何尺寸和流动的条件。
在实际工程中，准确计算管路阻力对于流体输送和工艺设计至关重要。
下面将介绍管路阻力的计算公式。
1.法氏公式法氏公式是计算管道流动阻力最常用的公式之一、它适用于圆形截面的水平、直立管道以及部分较短的水平、上升弯头。
其计算公式如下：ΔP=λ(L/D)(ρV^2/2)其中，ΔP为管道中的压力损失，单位为帕斯卡(Pa)；λ为摩擦阻力系数，根据管道的材料及条件可以查表或参考标准值；L为管道的长度，单位为米(m)；D为管道的内径，单位为米(m)；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米(kg/m^3)；V为流体的流速，单位为米/秒(m/s)。
2.公因数法公因数法是另一种计算管道阻力的常用方法，适用于两端是同一直径的水平、上升和下降的圆管。
其计算公式如下：ΔP=KρV^2/2其中，ΔP为压力损失，单位为帕斯卡(Pa)；K为公因数，其具体数值根据管道的条件可查表或参考标准值；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米(kg/m^3)；V为流体的流速，单位为米/秒(m/s)。
3.长度加速度法长度加速度法适用于水平直管或上升/下降弯头的计算中。
其计算公式如下：ΔP=1/2ρv^2(fL+g)其中，ΔP为压力损失，单位为帕斯卡(Pa)；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米(kg/m^3)；v为流体的流速，单位为米/秒(m/s)；f为管道长度与管径之比；L为管道长度，单位为米(m)；g为液体的头压。
4.简化法式对于实际工程中的一些简化计算，可以采用以下常见的简化公式：-窄圆管公式：ΔP=32μLV/D^2，其中μ为动力黏度；-多种流状态公式：ΔP=αρV^2/2，其中α为系数；-工程系数法式：ΔP=βρV^2/2，其中β为系数。
需要注意的是，以上列出的公式都是针对一些特定条件下的近似计算公式，实际计算中需要结合具体的工程情况和流体参数，选择合适的公式进行计算。
化工原理实验报告一流体阻力
图1. 管路阻力测定实验装置流程图
1-底阀 2-入口真空表 3-离心泵 4-出口压力表 5-充水阀 6-差压变送器 7-涡轮流量计 8-差压变送器 9-水箱
测定直管阻力所用管子的规格：1#~2#实验装置：直管内径为 27.1mm，直管管长1m。3#~8#实验装置：直管内径为35.75mm，直 管管长1m局部阻力的测定对象是两个阀门，一个闸阀，一个截止阀。
实验一、管路阻力的测定
一、实验目的1．学习直管阻力与局部阻力的测定方法。2．学习计算
并绘制直管摩擦系数与Re的关系曲线的方法。
3．学习确定局部阻力系数的方法。
二、实验原理;流体在管路中的流动阻力分为直管阻力和局部阻力两种。直管阻
力也称为表皮阻力，是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力
将实验数据整理列于下表中
序 流 量 U 闸阀压 1 截止阀 2
号 m3/h m/s 差
压差
mmH2O
mmH2O
1 7.88 2.18 298 1.23 810 3.34 0.242 1108 4.57
平均值
1.34 平均值 8.55
以第一组数据为例，计算如下
根据公式（2），局部阻力系数
五、思考题1. 以水为工作流体所测得的关系能否适用于其他种类的牛
， （m）
(1)
局部阻力也称为形体阻力，是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截
面的突然扩大或缩小等局部地方，由于边界层分离而产生旋涡所引起的
能量损失
， (m)
(2)
管路的总能量损失等于管路中所有以上两种阻力的加和
本实验所用的装置流程图如图1所示，实验装置由并联的两个支路
组成，一个支路用于测定直管阻力，另一个用于测定局部阻力。
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第四节流体在管内的流动阻力实际上理想流体是不存在的。
流体在流动过程中需要消耗能量来克服流动阻力，本节讨论流体流动阻力的产生、影响因素及其计算。
§1.4.1牛顿粘性定律与流体的粘度1、牛顿粘性定律设有间距很小的两平行板，两平板间充满液体(如图)。
下板固定，上板施加一平行于平板的切向力F，使上板作平行于下板的等速直线运动。
紧贴上板的液体层以与上板相同的速度流动，而紧贴固定板的液体层则静止不动。
两层平板之间液体的流速分布则是从上到下为由大到小的渐变。
此两板间的液体可看成为许多平行于平板的流体层，这种流动称为层流，而层与层之间存在着速度差，即各液层之间存在着相对运动。
运动较快的液层对与之相邻的运动较慢的液层作用着一个拖动其向运动方向前进的力；而与此同时，运动较慢的液层对其上运动较快的液层也作用着一个大小相等方向相反的力，从而阻碍较快的液层的运动。
这种运动着的流体内部相邻两流体层间的相互作用力称为流体的内摩擦力（粘滞力）。
流体流动时产生内摩擦力的这种特性称为粘性。
在上图中，若某层流体的速度为u，在其垂直距离为dy处的邻近流体层的速度为u+du，则du/dy表示速度沿法线方向上的变化率，称为速度梯度。
实验证明，内摩擦力F与两流体层间的接触面积S成正比，与速度梯度du/dy成正比。
即：F∝S·du/dy亦即：F=μS·du/dy剪应力τ：单位面积上的内摩擦力，即F/S, 单位N/㎡于是：τ=F/S=μ·du/dy——牛顿粘性定律μ为比例系数，称为粘性系数或动力粘度，简称粘度说明：①牛顿粘性定律可表达为剪应力与法向速度梯度成正比，与法向压力无关，流体的这一规律与固体表面的摩擦力的变化规律截然不同。
②牛顿粘性定律的使用条件：层流时的牛顿型流体。
③根据此定律，粘性流体在管内的速度分布可以预示为：如图紧贴壁面的流体受壁面固体分子力的作用而处于静止状态，随着离壁距离的增加，流体的速度连续地增大，至管中心处速度达到最大。
而当μ=0，无粘性时(理想流体)，管内呈恒速分布，即速度不随位置，时间变化，各点均相同。
④剪应力的单位：因此，剪应力的大小也代表动量传递的速率(即单位时间、单位面积上传递的动量)。
传递方向：动量传递的方向与速率梯度的方向相反，即由高速度向低速度传递，以动量传递表示的牛顿粘性定律为：τ’：动量传递速率；“负号”表示两者方向相反2、流体的粘度(1)、粘度的物理意义：从τ=μ·du/dy可得μ=τ/(du/dy)其物理意义为促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力，粘度总是与速度梯度相联系，它只有在运动时才显现出来。
分析静止流体规律时不用考虑粘度。
(2)、粘度随压强、温度的变化粘度是流体的物理性质之一，其值由实验测定。
一般地，流体的粘度μ=f(p,T)(3)、粘度的单位因为P的单位比较大，以P表示流体的粘度数值就很小，所以通常采用P的百分之一，即CP(厘泊)作为粘度的单位，亦即：1CP=0.01P两种单位制的粘度单位换算关系:或1P a·s=1000CP；20℃时，水的粘度1CP，空气的粘度1.81×10-2CP。
由此可见，液体的粘度比空气的粘度要大得多。
(4)、运动粘度流体的粘性为粘度μ与密度ρ之比单位：SI制㎡/SCGS制㎝2/S 称为斯托克斯，简称为“St”两者换算关系为：1St=100cSt=104㎡/S(5)、混合物的粘度对混合物的粘度，如缺乏实验数据时，可参阅有关资料，选用适当的经验公式进行计算。
常压气体混合物：非缔合的液体混合物计算式：(6)、牛顿型流体和非牛顿型流体牛顿型流体，服从牛顿粘性定律的流体：如气体及水，溶剂，甘油等液体；非牛顿型流体，不服从牛顿粘性定律的流体：如胶体溶液，泥浆，油墨等；本章只限于对牛顿型流体加以讨论。
§1.4.2流动类型与雷诺准数现在开始介绍流体流动的内部结构。
流动的内部结构是流体流动规律的一个重要方面。
因为化工生产中的许多过程都和流动的内部结构密切联系。
例如实际流体流动时的阻力就与流动结构紧密相关。
其它许多过程，如流体的热量传递和质量传递也都如此。
流动的内部结构是个极为复杂的问题，涉及面广。
以下紧接着的内容只作简单的介绍，因而在许多方面只能限于定性的阐述。
1、流动类型——层流和湍流1883年著名的雷诺实验揭示出流动的两种截然不同的型态。
雷诺实验装置如图所示：在水箱内装有溢流装置，以维持水位稳定，水箱的底部安装一个带喇叭型进口的直径相同的玻璃管，管出口处装有一个阀门用来调节流量，水箱上方安装有内有颜料的小瓶，有色液体可经过细管子注入玻璃管内。
在水流经过玻璃管的过程中，同时把有色液体送到玻璃管以后的管中心位置上。
雷诺实验观察到：⑴、水流速度不大时，有色细流成一直线，与水不混合。
此现象表明：玻璃管内的水的质点是沿着与管轴平行的方向作直线运动。
即流体分层流动，层次分明，彼此互不混杂，掺和(唯其如此，才能使有色液体保持直线)这种流型叫层流或滞流。
⑵、水流速度增大到某临界值时，有色细流开始抖动，弯曲，继而断裂，细流消失，与水完全混合在一起，整根玻璃管呈均匀颜色，此现象表明，玻璃管内的水的质点除了沿着管道向前运动外，各质点还作不规则的，杂乱的运动，且彼此间相互碰撞，相互混合，质点速度的大小和方向随时发生变化，这种流型叫湍流或紊流。
2、流型的判据—雷诺准数对管流而言，影响流型的因素有，流道的几何尺寸(管径d)流动的平均速度u 和流体的物理性质(密度ρ和粘度μ)。
雷诺发现，可以将这些影响因素综合成一个无因次数群duρ/μ，作为流型的判据。
此数群称为雷诺(Reynolds)数，以R e表示，即：R e=duρ/μ雷诺指出：Ⅰ、当R e≤2000，必定出现层流，称为层流区；Ⅱ、当R e＞4000，必定出现湍流，称为湍流区；Ⅲ、当2000＜R e＜4000，或出现层流，或出现湍流，依赖于环境(如管道直径和方向改变，外来的轻微振动都易促成湍流的产生)，此为过度区；在此要说明一点，以R e为判据将流动划分为三个区：层流区，过度区，湍流区。
但是流型只有两种。
过度区并不表示一种过度的流型，它只是表示在此区内可能出现湍流，究竟出现何种流型需视外界扰动而定。
§1.4.3层流(滞流)与湍流1、层流(滞流)的基本特征管内滞流时，流体质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。
流体可以看作而无数同心圆筒薄层一层套一层作同向平行运动。
2、湍流的基本特征管内湍流时，流体质点在沿管轴流动的同时还伴着随机的脉动，空间任一点的速度(包括大小和方向)都随时变化，流体质点彼此相互碰撞，相互混合，产生大大小小的旋涡。
质点的径向脉动是涡流的最基本特点，层流时只有轴向速度而径向速度为零，湍流时则出现了径向脉动速度。
实验测得流道截面上某一点I处的流体质点脉动曲线为：点击放大图中：时均速度(瞬间速度的时间平均值)，(稳流时不随时间变化)；瞬时速度u i—某时刻，管道截面上任一点i的真实速度m/s；脉动速度u i`—在同一时刻，管道截面上任一点i的瞬时速度和时均速度之差值m/s；由图可知：湍流的其他流动参数(如压强等)也可仿照上面的处理方法，在以后提到湍流流体的速度、压强等参数时，如无说明，均指它们的时均值。
需指出的是，除粘性造成流动阻力外，湍流时流体质点彼此碰撞，混合，产生大量的旋涡，彼此间的动量交换，会损耗一部分的能量，产生附加的阻力。
3、流体在直管内的流动阻力流动阻力所遵循的规律因流型不同而不同。
湍流时，流动阻力来自流体本身所具有的粘性而引起的内摩擦；对牛顿型流体则为摩擦应力(剪应力) τ=μ·du/dy。
湍流时，流动阻力的来源有两个：粘性引起的内摩擦及流体质点的径向脉动产生附加阻力称之为涡流应力。
总摩擦应力不服从牛顿粘性定律，但可仿照其写成τ=(μ+e)·du/dye为涡流粘度，单位P a·S，不是流体的物理性质，与流体流动状态有关。
4、流体在圆管内的速度分布无论是层流还是湍流，管道截面上质点速度沿管径变化，管壁处速度为零。
管壁到中心速度由零增至最大，速度分布规律因流型而异。
⑴、流体的力平衡：等径水平圆管有稳定流动的不可压缩流体，取半径r，长度为l的圆柱体进行力的分析，圆柱体所受的力为两端面的压力：P1=p1A1=p1πr2；P2=p2A2=p2πr2；外表面上的剪应力(摩擦力)：因为流体在等径水平管内作稳定流动，所以∑F x=0，即：⑵、层流时的速度分布：层流时：∴∴∵∴积分得：令∴平均速度⑶、圆管内湍流的速度分布湍流时速度分布至今尚未能够以理论导出，通常将其表示成经验公式或图的形式。
实验测得：由于质点的强烈碰撞与混合，使管截面上靠管中心部分各点速度彼此扯平，速度分布比较均匀，不再是严格的抛物线，Re愈大，中心区愈广阔平坦。
如图5、湍流时的滞流内层和缓冲层在湍流的圆管内流体流动也存在层流内层，过度层(缓冲层)和湍流层。
由于湍流时管壁处的速度也为零，则靠近管壁时流体仍作滞流流动，这一作滞流流动的流体薄层，称为滞流内层或滞流底层。
自滞流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非滞流流动亦非完全湍流流动的区域这一区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是湍流主体。
滞流内层的厚度随值的增大而减小。
滞流内层的存在，对传热与传质过程都有重大影响。
§1.4.4边界层1、边界层的形式设有流速为u0的均匀平行流流过平行于流速方向的平壁面。
紧贴壁面的流体质点因与壁面的相互作用而流速为零。
流体粘性的存在使得静止的流体层对上方相邻的流体层施加一个阻碍其向前运动的力。
如图使该层流体减速，该减速层又对其上方相邻流速较快的流层施以剪切力，促其减速，这样在垂直流体流动方向上便产生了速度梯度。
在壁面附近存在着较大的速度梯度的流体层，称为流动边界层。
边界层厚度的确定u=0.99u0 处边界层区：du/dy 很大，τ很大，壁面du/dy很大；主流区：du/dy=0，τ=0，与理想流体相当；2、边界层的发展1)、流体在平板上的流动边界层厚度δ随x的增大而增厚，这说明边界层在平板前缘后的一定距离内是发展的，在发展过程中，边界层内流体的流型可能是滞流，这可能是由滞流转变的湍流，但在靠近壁面处的流体层仍保持滞流，这称为滞流底层。
平板上边界层厚度的估算：层流边界层：δ/x=4.64/Re x0.5 Re x≤2×105湍流边界层：δ/x=0.376/Re x0.2Re x=u x·x·ρ/μRe x≥3×1062、流体在圆形直管的进口段内的流动见例52)、流体在圆形直管的进口段内的流动。
如图3、边界层的分离若流体流过曲面，如球体，圆柱体及其他几何形状物体的表面时。