第5章圆管流动汇编.ppt

§5.7 管路中的局部阻力损失 讨论局部损失的计算，其在不同流态下有不同的变化 规律，但工程上很少有局部管件内是层流，只研究紊流。 局部阻力产生的原因 突然扩大 闸阀 突然缩小 一、圆管突然扩大 列1-1,2-2面伯努利方程 列1-1,2-2面动量方程 代入伯努利方程 实验得 p1≈p1 G=γA2 l （5.7-6） hj的另一形式 代入包达公式得 或 局部阻力系数 二、管道进口处损失 管道进口处的损失很复杂，经过实验总结得到下面的局部损失系数ξ为： ξ=0.5 ξ=0.2~0.25 ξ=0.05~0.1 3. 线性渐扩和渐缩管局部损失 如图所示，线性扩散或收缩角为θ，这时局部损失比较复杂，它与A1/A2的比值和 θ角相关。对于渐扩管，局部阻力系数 ξ可表示为 λ—沿程阻力系数。 k—和扩张角θ有关的系数。 4．收缩管道的局部损失 收缩管道分突然缩小和逐渐缩小。 突然缩小管道的局部损失发生在细管界面的C处附近的漩涡区域，其损失系数ξ取决于收缩的面积比A2/A1 表 管径突缩时局部损失阻力系数ξ A1 / A2 0.01 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 ξ 0.50 0.47 0.45 0.38 0.34 0.30 0.25 0.20 0.15 0.09 0 逐渐缩小的管道不会出现流线脱离壁面的现象，其局部水头损失ξ取决于收缩的面积比A2/A1。 第5章 圆管流动 本章研究流体在圆管内流动过程中，流动状态的判别,流动阻力损失hw的变化规律及其计算方法。  §5.1 雷诺实验和流态判据 §5.2 圆管中的层流运动 §5.4 圆管中的流体的紊流运动 §5.5 流体运动的两种流动阻力 §5.6 圆管紊流运动的沿程损失 §5.7 管路局部损失 §5.8 管路计算 主要内容 §5.1 层流、紊流和雷诺判据 一、雷诺实验 两种流态 1.层流：各层流体质点互不干扰混杂、有秩序地一层层的 流动。这种流动称为“层流” 2.紊流：各层质点互相混杂，运动杂乱无章。称“紊流” 二、流态判据 雷诺数计算 d-圆管直径 ；水力直径： 流态判别标准: Re≤2320 (层流） Re 2320 （紊流） 上述标准适用于圆截面管 层流运动微分方程（定常不可压缩流动) 在管流中取微元体，受力分析 x方向 ∑Fx=0 §5.2 圆管中的层流运动 圆管内层流的基本问题：求速度分布和沿程损失计算 1.速度分布 一、速度分布规律与流量 边界条件 速度分布律 为抛物面 管轴线上 2.流量 哈根—泊肃叶定律 二、平均速度与剪切应力 1.平均速度 2.剪切应力分布 剪应力为线性分布规律 三、压力损失△p或沿程阻力损失hL 达西公式 λ—沿程阻力系数 (W)， △p - Pa, Q - m3/s 四、功率损失NL 沿程阻力损失 例题：长l=2m,直径d=30mm的管路输送油温为15?C流量为0.1m3/min,重度γ=8829N/m3的机油，运动粘度为1.8×10-4 m2/s。求沿程阻力系数、阻力损失及功率损失。 解：平均流速 判别流态 功率损失 ∴层流 沿程阻力损失 例;在长度l=10000m，直径d=300mm的管路中输送重度为9.31kN/m3的重油，其重量流量Q=2371.6kN/h，运动粘性系数ν=25cm2/s，判断其流态并求其沿程阻力损失。 解：雷诺数 ，流速 ， 所以 层流 沿程阻力损失为： 例：润滑油在圆管中作层流运动，已知管径d=1cm，管长L=5m，流量Q=80cm3/s，沿程损失hL=30m(油柱)，试求油的运动粘度ν。 解：由于流速为 ，沿程损失 沿程阻力系数 ，雷诺数 故 作业：P132，T3、7 §5.4 圆管中流体的紊流运动 实际流动多为紊流，不局限于管流，如海洋环流、 大气环流、航空和造船工程中的流动现象等多为紊流状 态。 流体质点在运动中相互掺混剧烈，其物理量随时间 和空间上随机变化。 紊流的起因和内部结构等一些最基本的物理本质的 认识迄今仍未揭示清楚。 一、紊流概念及研究方法 紊流特征： 1.各层质点掺混 2.运动要素脉动 瞬时值 将运动要素瞬时值看成时间平均值 与脉动值叠加的方法叫运动要素时 均化处理。以后就以时均值替代瞬时值研究 进一步分析时均流速与脉动速度 取△A，时间T内流经△A的流