11液流形态水头损失hxl.ppt

3、液流型态及水头损失 3.1 水头损失的物理概念及分类（掌握） 水头损失—单位重量液体的机械能损失 沿程水头损失 局部水头损失 某一流段的总水头损失： 3.2 液流边界几何条件对水头损失的影响 液流边界横向轮廓的形状和大小对水头损失的影响（理解） 过水断面的水力要素：面积、湿周、水力半径（掌握） 液流边界纵向轮廓水头损失的影响（理解） 边界纵向轮廓不同 均匀流 非均匀流 （沿程水头损失） 3.3 均匀流沿程水头损失与切应力的关系 均匀流沿程水头损失与切应力的关系（掌握） 对均匀流中任一流束 对管道 对宽浅明渠 3.3 均匀流沿程水头损失与切应力的关系（续） 达西公式（重点） 3.4 液体运动的两种型态 当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运动，互不混杂，这种型态的流动叫做层流。 （掌握） 当流速较大时，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，互相混掺，这种型态的流动叫做紊流。（掌握） 液流型态的判别——下临界雷诺数（掌握） 紊流形成的过程及条件： （理解） 扰动——波动(横向压差)——力偶(旋转倾向)——涡流 条件：涡体的形成；雷诺数达到一定数值 3.5 圆管中的层流运动及其沿程水头损失的计算（理解） 流速分布： 断面平均流速： 沿程水头损失： 沿程阻力系数： （掌握） 抛物型流速分布 3.6 紊流的特征 运动要素的时均概念（理解） 紊流产生附加切应力（理解） 紊流中存在粘性底层（重点） 层流底层厚度随雷诺数的增加而减小 水力光滑面、过渡粗糙面、水力粗糙面 紊动使流速分布均匀化（原因） （掌握） 3.7 沿程阻力系数的变化规律（掌握） 1．当Re2000时，层流区， 2．当2000Re4000时，过渡区， 3．当Re4000时， 1）Re小时，水力光滑管， 2）Re稍大时，过度粗糙区， 3）Re大时，水力粗糙管， ， 又称阻力平方区。 尼古拉兹试验： 3.8 计算沿程水头损失的经验公式－谢齐公式（重点） 与达西公式的转换： 曼宁公式 巴甫洛夫斯基公式 （可不记） n为粗糙系数，简称糙率。水力半径单位均采用m。 这两个公式均依据阻力平方区紊流的实测资料求得，故只能适用于阻力平方区的紊流。 3.9 局部水头损失（重点） 局部水头损失系数 式中局部水头损失系数由试验测定，V为发生局部水头损失后或前的平均流速 4、孔口、管嘴和有压管中的恒定流 d / 2 孔口出流： （理解） 管嘴出流： （理解） 4.1 有压管的定义及其分类（掌握） 有压管——管道的整个横断面都充满了液体，管内不存在自由表面，管道周界上的各点均受到液体压强的作用 按2类水头损失所占比例分类 长管、短管（定义、区分条件) 按管道布置分类 简单管道、复杂管道 4.2 简单管道水力计算的基本公式（掌握） 自由出流 淹没出流 μc (自由)= μc (淹没)（管道布置情况一样时） 总水头线和测压管水头线的绘制 长管： 4.3 简单管道水力计算的基本类型（理解） 1）已知：l —管道布置； d —管径； H —作用水头 求Q？（同上） 2）已知：l —管道布置，d —管径；Q —— 输水能力 求H？ 长管： 短管： 3）已知：l —管道布置，Q —输送流量 求： 设计管道直径 D = ? 已知或未知总水头 H 4）确定各断面的压强分布 4.4 简单管道水力计算特例（重点） 虹吸管 输水能力；最大安装高度 倒虹吸 输水能力 水泵管系 离心泵安装高度 ；扬程 4.5 复杂管道的水力计算（理解） 串联管道 并联管道 分叉管道 5、明渠恒定均匀流 5.1 明渠及明渠水流的定义 明渠是一种人工修建或自然形成的渠道。 明渠中的水流称为明渠水流。它具有与大气相接触的自由表面，由于自由表面上各点的相对压强为零，所以也称为无压流。 （掌握） 5.2 明渠的几何特性 明渠的横断面——垂直于渠道中心线作铅垂面与渠底及渠壁的交线所包围的断面称为明渠的横断面。（理解） 明渠过水断面的水力要素（以梯形断面为例） （掌握） 棱柱体渠道和非棱柱体渠道的概念（理解） 明渠底坡i＝sinθ及其分类（掌握）： ——顺坡、平坡、逆坡 5.3 明渠均匀流的特性及其产生条件 明渠均匀流的特性： 过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变；（理解） 过水断面上的流速分布、断面平均流速、动能修正系数及流速水头沿程不变； （理解） 总水头线、水面线及底坡线相互平行，J=Jz=i； （掌握） 水流方向上的重力分量与渠道边界的摩擦阻力