第3章管道流动及能量损失.ppt

3.3.2 管流局部损失 * 第3章 管流及其能量损失 * 3.3.2 管流局部损失 * 第3章 管流及其能量损失 * 3.4 管流系统阻力损失 * 第3章 管流及其能量损失 * 管流系统阻力损失 特点 串联管路特点：各段流量相同，阻损叠加。 并联管路特点：各支路阻损相同，流量叠加。 计算方法 串联管路特点：各段流量相同， 并联管路特点：各支路阻损相同， 3.4 管流系统阻力损失 * 第3章 管流及其能量损失 * 减少流体阻力损失 ⑴ 改善固体边界状态 hr? 尽量减少局部管件或截面变化；改善局部管件结构：管道入口（光滑喇叭形）；弯管（90??圆转弯 ）；扩管（突然?逐渐扩大?加隔板）；三通（加合流板、分流板） hl? 尽量L? ；D↑；选用光滑管 思考：“经济流速”的选择 3.4 管流系统阻力损失 * 第3章 管流及其能量损失 * * 第3章 管流及其能量损失 * (2) 添加减阻剂 添加减阻剂，改善紊流运动内部结构。 三种添加剂：高分子聚合物（聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺）；金属皂；悬浮物（泥、砂、纸浆、石棉）。 3.4 管流系统阻力损失 3.4 管流系统阻力损失 * 第3章 管流及其能量损失 * 例题 3-2、直径为d1圆管经过两次突然扩大，直径放大到d2。问中间断面直径为何值时，局部阻力损失最小？此时损失为多少？ 解：设局部阻力损失最小时中间断面直径为d,流速为v。 本章小结 主要内容：流体流动状态，阻力损失的分类及阻力系数，不可压缩流体管流摩阻，管流局部阻力，管流阻力计算。 重点：流体流动状态、管流阻力计算。 难点：复杂管路阻力计算。 基本要求：掌握层流与紊流基本概念和雷诺数的表达式及物理意义，了解阻力的概念及计算通式，掌握管流摩阻与局部阻力计算方法及减少管流系统阻力损失的途径。 * * 第3章 管流及其能量损失 作业：P * * 理论推导方法思路同圆管层流：建立微分方程、求解微分方程、求得管内紊流流速分布（实验确定待定系数）、求k、求? 第3章 管流及其能量损失 第3章 管流及其能量损失 主 要 内 容 ?3.1 流体的流动状态 ? 3.2 管道流动 ? 3.3 管流阻力损失 ? 3.4 管流系统阻力损失 第3章 管流流动 1．两种流动状态 3.1 流体的流动状态 * 第3章 管流及其能量损失 * 3.1 流体的流动状态 * 第3章 管流及其能量损失 * 层流：所有流体质点只作沿同一方向的直线运动，无横向运动。 湍流：流体质点作复杂的无规则运动（紊流）。 过渡状态：从层流到紊流之间。 流速很慢　 层流 流速较大　 过渡态 流速大　 紊流（湍流） 现象 结论 有利于紊流的形成 2、流体流动状态的标准 雷诺数Reynolds Number: 3.1 流体的流动状态 * 第3章 管流及其能量损失 * 临界雷诺数为Rec：流体流动从一种状态转变为另一种状态的雷诺数Re。 管流一般取Rec = 2300，板流Rec = 5 × 105 层流?紊流 Rec上=13800 紊流?层流 Rec下=2300 注意 3.1 流体的流动状态 * 第3章 管流及其能量损失 * 3.2 圆管中的流动 * 第3章 管流及其能量损失 * 层流laminar flow 紊流turbulent flow 1、建立微分方程：圆管内轴对称流动，可直接引用柱坐标系连续性方程及动量平衡方程。 元体分析法：取微元体，内半径为r，厚度为Δr，长度为L的同心圆薄层。 [动量传入量] ? [动量传出量] +[系统作用力的总和] = [动量蓄积量] 重 力 压 力 对流动量传输 黏性动量传输 3.2.1 圆管中的层流 * 第3章 管流及其能量损失 * 2、简化微分方程 层流流动、不可压缩流体、稳定流动、水平轴对称流动 黏性动量传输：径向 黏性动量收支差C－D 对流动量传输：轴向 对流动量收支差=0 （不可压缩流体、稳定流动） 重力：水平轴对称流动 重力忽略 压力：A－B 动量蓄积量：无 （稳定流动） 3.2.1 圆管中的层流 * 第3章 管流及其能量损失 * 及 轴对称流动 边界条件 3.2.1 圆管中的层流 * 第3章 管流及其能量损失 * 3、求解微分方程：在轴对称边界条件下对微分方程积分，求得管内层流流速分布 瞬时流速 最大流速 平均流速 3.2.1 圆管中的层流 * 第3章 管流及其能量损失 * 结 论 抛物线分布 思考 圆管层流时Bernoulli Equations 中 动能修正系数α=？ 3.2.1 圆管中的层流 * 第3章