第九讲 第四章 流动阻力和能量损失.ppt

ii、紊流光滑管速度分布（对数律） 在紊流区与粘性底层交界面上，流速为uw,y=? 对光滑管 粘性底层的厚度? iii、紊流粗糙区流速分布 实验得 因此紊流粗糙区速度分布公式为 2、普朗特对数律公式（对光滑管和粗糙管均适用） 3、普朗特指数律公式（对圆管紊流指数速度分布公式） 应用：河道流量测量中，用一点法测量断面平均流速时，流速仪的置放深度。 证明：在很宽的矩形断面河道中，水深y’=0.63h处的流速，等于该断面的平均流速 h y’ y 一、沿程阻力系数及其影响因素分析 二、沿程阻力系数测定和阻力分布图 §4-5 尼古拉兹实验 尼古拉兹实验结果 层流 紊流光滑区 紊流过渡粗糙区 紊流粗糙区 管流的沿程损失 §4-6 工业管道紊流阻力系数的计算公式 在层流区： 当2000Re4000时称为临界区或临界过度区： 紊流区包括水力光滑区、过渡区（又称紊流过渡区）和阻力平方区： 工程中，还常采用适合于一定管材，一定阻力区的专用公式： 1.阿里特苏里公式： 2.谢维列夫公式 对于新钢管： 水力光滑区 过渡区（ ） 对于新铸铁管： 水力光滑管（ ） 过渡区（ ） 阻力平方区（ ） 上述诸式 K1---考虑实验室和实际安装管道的条件不同的系数，取K1=1.15； K2---考虑由于焊接接头而使阻力增加的系数，取K2=1.18。 谢维列夫建议的适用铸铁管 紊流三个区的综合公式为： 根据新铸铁管的实际资料，上式可写成： 明渠流能量损失计算公式(谢才公式) C：谢才系数 R：水力半径 J：水力坡度 由曼宁公式 n:反映壁面对水流阻滞作用的系数，粗糙系数 例：修建长300米的钢筋混凝土输水管，直径d=250mm，通过流量200m3/h。试求沿程水头损失。粗糙系数为0.0135 实际工程中，各种流体输配管网的流动状态有明显差别，雷诺数范围不相同。这就造成同一基本原理下，不能用统一的计算公式或图表计算各种流体输配管网的摩擦阻力。因此必须特别注意各公式和计算图表的使用条件和修正方法。 §4-8 管道流动的局部损失 一、局部损失一般分析 局部阻力按下式计算： 二、变管径的局部损失 （一）突然扩大 局部损失系数 三、弯管的局部损失 弯管中的二次流现象 四、三通的局部损失 三通包括：合流三通和分流三通 合流三通局部阻力系数出现负值的原因分析及总能量变化分析 五、局部阻力之间的相互干扰 干扰修正系数c1.2的计算 §4-9 减小阻力的措施 减小管路中流体运动阻力的途径： （1）改进流体外部的边界，改善边壁对流动的影响；如：减小管壁的粗糙度，以柔性边壁代替刚性边壁等。 （2）在流体内部投加极少量的减阻剂，使其影响流体运动的内部结构来实现减阻 第九讲 难点 重点 主要内容 第四章 流动阻力和能量损失 紊流运动的特征和紊流阻力 尼古拉兹实验 工业管道紊流阻力与人工管道阻力的区别 局部阻力的相互干扰 圆管紊流流速分布表达式及其应用 混合长度理论 紊流运动的特征和紊流阻力 圆管紊流流速分布表达式及其应用 工业管道紊流阻力与人工管道阻力的区别 局部阻力的相互干扰 圆管紊流流速分布表达式及其应用 局部阻力的相互干扰 第四章 流动阻力和能量损失 §4-1 沿程损失和局部损失 §4-2 层流与紊流、雷诺数 §4-3 圆管中的层流运动 §4-4 紊流运动的特征和紊流阻力 §4-5 尼古拉兹实验 §4-6 工业管道紊流阻力系数的计算公式 §4-7 非圆管的沿程损失 §4-8 管道流动的局部损失 §4-9 减小阻力的措施 §4-1 沿程损失和局部损失 a1v12/2g a1v12/2g a2v22/2g hf1 hf2 hf3 hf4 hj入口 hj突缩 hj阀门 hj突扩 0 0 一、流动阻力和能量损失的分类 （1）沿程损失hf；（2）局部损失hm 能量损失产生的原因是什么？ 二、能量损失的计算公式 1、沿程水头损失 2、局部水头损失 §4-2 层流与紊流、雷诺数 一、两种流态 1、实验装置 2、实验现象 层流 过渡流 紊流 （b）振荡摇摆的波形色线 （c）色线破裂扩散 （a）平稳而鲜明的细色线 层流 紊流： 上临界流速 —— 紊流 层流： 下临界流速 —— 早在19世纪初，水力学家发现：由于液体具有粘性，在不同的条件下，液体的断面流速分布不同，液流的能量损失的规律也不相同。 1883年，英国科学家雷诺(Osborne Reynold