fA第4章水流阻力和水头损失.ppt
《fA第4章水流阻力和水头损失.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《fA第4章水流阻力和水头损失.ppt(57页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、水力学,第4章 水流阻力和水头损失,主讲:刘海芳,4.1 沿程水头损失和局部水头损失,4.1.1 沿程水头损失,1、沿程阻力: 在边壁沿程不变的管段上,流动阻力沿程也基本不变,称这类阻力为沿程阻力。 2、沿程损失 克服沿程阻力引起的能量损失 由于沿程损失沿管段均布,即与管段的长度成正比,所以也称为长度损失。 3、沿程损失的经验公式,4.1.2 局部水头损失 1、局部阻力 在边界急剧变化的区域,阻力主要地集中在该区域内及其附近,这种集中分布的阻力称为局部阻力 2、局部损失 克服局部阻力的能量损失 3、局部损失的经验公式,4.1.3 水头损失叠加原理,上述公式称为能量损失的叠加原理。,4.2 实际
2、液体运动的两种形态,4.2.1 沿程水头损失和平均流速的关系,改变流量,将 与 对应关系绘于双对数坐 标纸上,得到,4.2.2 两种流态,1、雷诺试验,层流:分层有规则的流动状态称为层流。 紊流:流体质点的运动轨迹是极不规则的,各部分流体互相剧烈掺混,这种流动状态称为紊流。 2、临界流速 上临界流速 :受环境和初始条件的影响而变化 下临界流速vk:不受环境和初始条件的变化而变化,4.2.3 流态的判别准则临界雷诺数,雷诺等人进一步的实验表明:流动状态不仅和流速 v 有关,还和管径 d 、流体的动力粘滞系数和密度 有关。以上四个参数可组合成一个无因次数,叫做雷诺数,用 Re 表示。,若ReRek
3、,水流为层流,,若ReRek,水流为紊流,,公式只适用于圆管,对于非圆管用当量直径来实现,如下:,非圆管,湿周: 过水断面中液体与固体接触的边界长度,当量直径:非圆管的水力半径和圆管的水力半径d/4相等的非圆管的当量直径。,水力半径:,对于圆管水力半径,4.2.4 流态分析,紊流形成条件,涡体的产生,雷诺数达到一定的数值,用雷诺数判断流态的原因,雷诺数可理解为水流惯性力和粘滞力量纲之比 量纲:称为因次,指物理量的性质和类别,例如 长度和质量,分别用L和M表达,量纲为,层流底层、过渡层和紊流核心,几个基本概念,4.3 均匀流基本方程,列1-1、2-2断面伯努利方程式:,1、沿程水头损失与切应力的
4、关系,1,O,列流动方向的平衡方程式:,整理得:,改写为:,水力半径过水断面面积与湿周之比,即A/,2、切应力的分布,建立 和 之间的关系,可得:,阻力速度,4.4 圆管层流的沿程阻力系数,切应力:,4.4.1 流速分布(推演):,断面平均流速:,沿程水头损失:,4.4.2 圆管层流沿程阻力系数:,【例题】 输送润滑油的管子直径 8mm,管长 15m,如图6-12所示。油的运动粘度 m2/s,流量 12cm3/s,求油箱的水头 (不计局部损失)。,图示 润滑油管路,(m/s),雷诺数,为层流列截面1-1和2-2的伯努利方程,解:,认为油箱面积足够大,取,(m),,则,图示,由相邻两流层间时间平
5、均流速相对运动所产生的粘滞切应力,纯粹由脉动流速所产生的附加切应力,(2)紊流切应力,(3)紊动流速分布,紊流中由于液体质点相互混掺,互相碰撞,因而产生了液体内部各质点间的动量传递,动量大的质点将动量传给动量小的质点,动量小的质点影响动量大的质点,结果造成断面流速分布的均匀化。,流速分布的对数公式:,4.5.2 尼古拉兹实验,(1)沿程阻力系数及其影响因素的分析,层流:圆管层流的沿程阻力系数与Re成反比,和管壁粗糙度无关。,紊流:其能量损失取决于两个方面: 1)Re; 粗糙的突起高度 2)壁面的粗糙 糙粒的形状 糙粒的排列疏密,尼古拉兹粗糙 把大小基本相同,形状近似球体的砂粒用漆汁均匀而稠密地
6、粘附于管壁上。,(2)沿程阻力系数的测定和阻力分区图,相对粗糙的变化范围为,实测不同流量时均 v 和 hf算出和Re,沿程阻力系数的变化规律,尼古拉兹实验,Lg(100),lgRe,层流时,紊流光滑区,称为紊流过渡区,称为紊流粗糙区又称为阻力平方区,临界过渡区,阻力分区,图示,粘性(层流)底层虽然很薄,但对紊流的流动有很大的影响。所以,粘性底层对紊流沿程阻力规律的研究有重大意义。,(3)断面流速分布测定, 紊流光滑区的流速分布,紊流核心区:,层流底层:, 紊流粗糙区的流速分布,2、普朗特卡门 流速分布的指数公式,3、流速分布的七分之一次方定律,1、尼古拉兹粗糙区流速分布,(4)紊流沿程阻力系数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- fA 水流 阻力 水头 损失
链接地址:https://www.31doc.com/p-3098026.html