1.层流和湍流

当流速小于某一确定值时，流体是有规律的层状流动，流体质点互不干扰，流体的这种运动称为层流；当流速大于该确定值时，流体质点有规律的运动就受到破坏，流体质点相互干扰，而变成混乱的运动，流体的这种运动称为湍流，也称紊流。

2.层流和湍流的判别

流动状态是层流还是湍流，与管径D、速度v和流体的运动粘度系数ν有关。由雷诺数Re来判别，其雷诺数的表达式为

式中 D_d——截面当量直径（圆管D_d=D管径）。

在工程技术上，对圆管流动，判别标准为

Re＜2000为层流

Re＞2000为湍流

3.层流底层、光滑管和粗糙管

湍流运动中，在靠近管壁处，由于管壁的限制和吸附，以及粘性力的作用，存在着一层很薄的流体保持层，称为层流底层。距离管壁越远，管壁的这种限制和吸附作用的影响也就越小，流体质点的混杂能力也变强。因此，湍流中的流体是由层流底层、过渡区和湍流核心所组成，如图1-4所示。(www.daowen.com)

图1-4 流动图

层流底层的厚度δ与流体的运动速度、流体的粘度、管子直径等有关，可以用式（1-6）计算：

式中 d——圆管直径；

λ——湍流时的沿程阻力系数。

层流底层的厚度很小，通常只有十分之几毫米，但是对沿程水头损失的影响很大。任何管子，由于材料、加工和使用条件、年限等因素的影响，管壁总是凹凸不平的。如图1-5所示，以h表示其凸起高度，称为管壁的表面粗糙度。如图1-5a所示，这时管壁的凸凹不平部分完全淹没在近壁层流底层中，即δ＞h，可以认为h对沿程水头损失没有影响，流体就好像在光滑的壁面上流动，故称光滑管。反之如图1-5b所示，这时管壁的凸凹不平部分完全暴露在近壁层流底层之外，当流体流过凸起部分时，便随之产生旋涡，这样，管壁对液流有较大影响，即h对沿程水头损失有较大影响，故称为粗糙管。

图1-5 管壁的表面粗糙度

a）δ＞h b）δ＜h