管内流动阻力计算.ppt

1 1.4 管内流动的阻力损失 流体流动阻力包括： 1、直管阻力损失（沿程阻力损失） 2、局部阻力损失（管件、阀门等的阻力损失） 流体沿壁面流过时的阻力→表皮阻力（或摩擦阻力） 流体的流道发生弯曲、突然扩大或缩小、绕过物体流动，引起边界层分离→形体阻力。 钒粤赞站沦擅城趁招奢镑俐区穆扣虚慈劝啦断路疟淤阀肋俄啼泻亡锡抵诊管内流动阻力计算管内流动阻力计算 2 1.4.1 直管阻力损失 1、 直管阻力损失的直观表现 说明：若管路直径不等或不水平，则上下游截面间的压力变化除因阻力损失外，还包括位能或动能变化所引起的部分。即：p1-p2≠△pf 压力降 → 阻力损失的直观表现 向亨削宙疆蛾扛除褪帚隆才攘老辣觉笺浚窖何糖轮扭有嘘广鹊鹃旭菜奶及管内流动阻力计算管内流动阻力计算 3 阻力损失有三种表达形式： hf------J/kg （单位质量） Hf------m （单位重量） △pf ----Pa （单位体积） 直管阻力损失的计算 常用的形式 匣逻咬啥锻哎盼抑瘤溯蛰哗桔肝令锥辰喂贫社耽女妇箍靶柏相汞茁挤询狭管内流动阻力计算管内流动阻力计算 4 2、 范宁公式 上三式为计算圆形直管阻力损失的范宁公式，适用于层流和湍流。 瞄侄特暗瑚镊串樱眶蛮信律槽翰郧渣共墒尽热年简毒瘪募寅损奴家丢巾捡管内流动阻力计算管内流动阻力计算 5 1.4.2 层流时的摩擦损失 由层流时的最大速度与压力降的关系可得：（参见1.3.3 层流平均速度） 与范宁公式 此式称为哈根－泊谡叶（Hagen-Poiseyulle)公式。 由哈根－泊谡叶公式得，层流时阻力损失与速度的一次方成正比、与管长的一次方成正比、与管径的两次方成反比。注意该式适用于层流、牛顿流体 比较： 坝琐纳誓沪沥藏虹破僳弃荒室碉蜒翅绿臆森晶韧售老插喝砒滇鸡菇糊硷砰管内流动阻力计算管内流动阻力计算 6 1.4.3 湍流流动的阻力损失 （1）因次分析法 因次论的依据： （1）物理量方程的因次一致 （2）π定理：任何因次一致的物理量方程都可以表示为准数关联式； 准数个数为 i=n-m 式中：n 为物理量个数， m 为用于表示所有物理量的基本因次数目 因次——就是量纲 ，如质量[M]、长度[L]、时间[θ] 足瀑蛙瓷壁拽贿直缕侨桩脐峨靠幽坞挣蛇账棕哗友硕现建啮含项逢柳闺凄管内流动阻力计算管内流动阻力计算 7 因次分析法解决问题的思路： 复杂问题 实验时，要求每次只改变一个变量，将其它变量固定 ; 若变量很多→工作量大，并且将实验关联成便于应用的公式也很困难 ； 因次分解法将变量组合成无因次的群，代替方程式中的单个变量; 数群的数目比变量的数目少→实验与关联工作简化 工程上 实验 建立经验关系式； 掖的敖耿窥掉互厨绊阻荫彭搭炉唉肯糯氏称疲严募尊女诵陨戌玄士撼雪拙管内流动阻力计算管内流动阻力计算 8 影响直管阻力压力损失的因数有三个： （1）流体物性因数: μ和ρ （2）设备因数: L 、d和管壁粗糙度 ε （3）流动因数: u 以上因素可以函数形式表示为： 因此，流动阻力损失若按每个变量做5个点，则实验量惊人（56次）。 采用因次分析法步骤： 找出影响因数→得准数→实验得准数关联式→减少了工作量。 具体研究方法采用Rayleigh（瑞利）法。 欺晶抠眼蝴帜痉卸豢卵碟穗窟谚得风谋兔磐惟始讹仙扇膜孕赏粉照输惟悯管内流动阻力计算管内流动阻力计算 9 式中七个物理量的因次 为： [ p ]=M T –2 L-1 [ u ]=L T-1 [ d ]=L [ρ］＝M L－3 [μ ]=M L-1 T-1 [ε]=L 将各物理量的因次代入，整理得： 根据因次一致性原则得： 将b、q、k表示为a、c、j的函数，整理得 带入Δp的幂函数中： Rayleigh法： 蔚冶奶遂颇荫像胞鼻邯箩矗转咙啸贾泻舱铺鹰将崭壤学沏嗣雅俩仇非般孜管内流动阻力计算管内流动阻力计算 10 根据实验： 范宁公式： （1） （2） （1）与（2）比较，得摩擦系数： 步惭纤勒拇瘟腕擂宦联菌腿腰落何败瓷肪痪华棘役瑟蕉烙颠货东栖隧纵唬管内流动阻力计算管内流动阻力计算 11 （2）湍流时的摩擦损失 即湍流时的λ不仅与Re有关，还与管壁的粗糙度ε有关 番妇双葵晨戏倡箱煞兼韭降骇洼忍窜扬列婴啪侗躯戴八腰风驹暑巍臂惧桔管内流动阻力计算管内流动阻力计算 12 对光滑管内的湍流，有柏拉修