第6章 流动阻力和水头损失ppt课件.pptVIP

分 类 沿程水头损失——在均匀流段（包括渐变流）中产生的流动阻力为沿程阻力（或摩擦阻力），由此引起的水头损失，与流程的长度成正比，用hf表示； 局部水头损失——在非均匀流段（流动边界急剧变化）中产生的流动阻力为局部阻力，由此引起的水头损失，取决于管配件的形式，用hj表示； 整个管道中的水头损失等于各段的沿程水头损失和各处的局部水头损失之和。 雷 诺 试 验 揭示了沿程水头损失与流速的关系。当vvc时，hf～v1.0；当vvc时， hf～v1.75～2.0 。 发现了流体流动中存在两种性质不同的形态，即层流和紊流。 层流——流体呈层状流动，各层质点互不掺混； 紊流——流体质点的运动轨迹极不规则，各层质点相互掺混，且产生随机脉动。 非圆管流动流态的判别 对于非圆形断面管道和明渠水流，则采用特征长度R（水力半径）表示。 —— 过流断面上流体与固体接触的周界，简称湿周。 相应的临界雷诺数为 沿程水头损失与切应力的关系 各力之间的平衡式: 两断面的能量方程: 均匀流基本方程式 切应力分布: 紊流的切应力 紊流运动分解为两种流动的叠加： 时均运动 脉动运动 a、时均运动流层间产生的粘性切应力： 经　验　公　式 水力光滑区：布拉修斯公式（Ｒe100000) 经 验 公 式 谢才公式----流速与水力坡度、水力半径关系　 　 Ｃ——谢才系数； 　Ｒ——水力半径； 　Ｊ——水力坡度。 　曼宁公式： 　ｎ——粗糙系数。　　　　　 例２：温度为20℃的水在ｄ＝５0cm的焊接钢管中流动，已知水力坡度Ｊ＝０.006，求Ｑ． 例３：用清洁的新熟铁管输送Ｑ＝０.25m3/s,的油,υ=0.093cm2/s,已知L=3000m,hf=23m,求管径d. （2）紊流粗糙区 尼古拉兹粗糙区公式 （3）紊流过渡区 a.工业管道 当量粗糙度ke——和工业管道粗糙区值相等的同直径的尼古拉兹粗糙管的粗糙度 常用工业管道的ke 0.3~3.0 混凝土管 0.12 涂沥青铸铁管 0.15 钢板制风管 0.046 钢管 0.15~0.5 新铸铁管 0.01 铅管、铜管、玻璃管 0.15 镀锌钢管 0~0.002 新氯乙烯管 ke(mm) 管道材料 ke(mm) 管道材料 b.柯列勃洛克公式 此式为尼古拉兹光滑区和粗糙区公式的叠加 c.莫迪图＿按柯氏公式计算 粗糙区：希弗林松公式 适用范围： 。 巴浦洛夫斯基公式： 或 当 当 适用范围： 。 非圆管断面的管道沿程损失： 其中， 非圆管中的流动 1.水力半径R χ——湿周 圆管的水力半径 边长分别为a和b的矩形断面水力半径 若为明渠流 2.当量直径de 圆管的当量直径de=4R=d 矩形断面的当量直径 适用范围： （1）紊流； （2）断面与圆管不可差异太大 3.例：圆环外径r1、内径r2 （1）水力半径 （2）当量直径 例：给水管长30m，直径d=75mm，材料为新铸铁管，流量Q=7.25L/s，水温t=10℃，求该管段的沿程水头损失 解： 水温t=10℃时，水的运动粘度υ=1.31×10-6m2/s 当量粗糙度ke=0.25mm，ke/d=0.003 由Re、ke/d查莫迪图，得λ=0.028 或由公式 　　　　　　　　　，得λ=0.028 例4: 有两根管道,L相等,d相等,ks相等,但一根输送粘度小的水，另一根输送粘度大的油. 1.如v相等,问两者的hf是否相当? 2.如两者的Re相等,问两者的hf是否相当? 局部阻力及损失的计算 1.局部阻力产生的原因 阻力流线演示 2.几种常见的局部损失系数 （1）突然扩大 列1-1和2-2断面的能量方程 列动量方程 由连续性方程 或 注意：ζ1→v1；ζ2→v2 特例：ζ=1——管道的出口损失系数 （2）突然缩小 特例：ζ=0.5——管道的入口损失系数 ζ→v2 （3）渐扩管 当α≤20°，k=sinα ζ——公式、图表 α=5°~8°，ζ最小 （4）渐缩管 α——收缩角 n=A2/A1——收缩面积比 ζ→v1 （5）弯管 二次流→螺旋运动 影响长度——50倍管径 减小弯管转角θ、增大R/d或设置导流 叶片，减小二次流 （6）三通 ζ——图表 水力计算时，只考虑支管（阻力大） 3.局部阻碍之间的相互干扰 两个局部阻碍之间间距大于3倍管径，　　　　 ，且安全 4.减阻措施 a.物理 b.化学：添加少量的减阻剂 绕 流 运 动 绕流、流场分布、物体受力 1.边界层的概念（1904年普朗特提出） 两类不同性质的流动： （1）物体边