流动阻力和能量损失ppt课件.ppt

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流动阻力和能量损失ppt课件

§4—7 非圆管的沿程损失 p113 介绍几个专业术语: 湿周x—总流过断面的边界与固体表面接触部分的长度, 水力半径R—指液体过断面面积与湿周之比, 水力直径(当量直径)—4倍的水力半径定义为水力直径, 有了当量直径,只需要用    ,即可用下列公式求非圆管的沿程水头损失: 例题见p115~117,例4-10,例4-11; 第四章 例4-10:断面面积为A=0.48m2的正方形管道,宽为 高的三倍的矩形管道和圆形管道。求 (1)分别求它们的湿周和水力半径; (2)正方形和矩形管道的当量直径。 水力半径 解 (1)求湿周和水力半径 1)正方形管道 边长 湿周 2)矩形管道 边长 湿周 水力半径 第四章 水力半径 3)圆形管道: 管道直径 湿周 或 第四章 (2)正方形管道和矩形管道的当量直径 1)正方形管道: 2)矩形管道: de=2ab/(a+b)=2×0.4m×1.2m/(0.4m+1.2m)=0.6m de= a =0.692 m 请思考:通过此例题得出什么结论? 结论:过流面积相等,圆形管道的水头损失最小。 请同学回答为什么? 第四章 p116例4-11请同学自己阅读 §4—8 管道流动的局部水头损失 p117 一、局部水头损失hm的一般表达式(经验公式) 第四章 (4-8-1) 式中: ——局部水头损失系数。 一般ζ由试验确定或查表得出。 ζ =f (局部阻碍形状,相对粗糙度,Re) 第四章 二、圆管突然扩大的局部水头损失 列1-1,2-2断面的能量方程(令?1= ?2=1.0) v1 v2 p1A1 p2A2 1 1 2 2 z1 z2 o o 第四章 又取1-1,2-2断面之间的控制体列动量方程,令 1.作用在1-1断面上的总压力P1: P1= p1A2 2.作用在2-2断面上的总压力P2: P2= p2A2 3.重力在管轴上的投影 由于1-1,2-2断面距离很短,沿程水头损失可忽略不计; 4. 边壁上的摩擦阻力忽略不计 由动量方程有 遍除以 ,并整理,得 将上式代入能量方程, 得 (4-8-4) 第四章 (4-8-4) 式(4-8-4 )就是圆管突然扩大的局部水头损失 的理论计算公式。 由连续性方程 用 代入式(4-8-4)可得 (4-8-5) 第四章 或用 代入式(4-8-4)可得 (4-8-5) 式中 注意: 与 配合使用; 与 配合使用。 叫做圆管突然扩大的局部水头损失系数。 说明:紊流的局部水头损失与流速平方成正比。 第四章 说明:紊流的局部水头损失与流速平方成正比。 突然扩大的局部水头损失公式 或 第四章 四、管道突然缩小的损失系数?s 三、出口局部损失系数?0 管道突然扩大到水池或容器,有 ,则 v 1 1 2 2 第四章 0 . 1 0 = z 五、进口局部损失系数?e (a)直角进口 (b)圆角进口 (c)外伸进口 ——随进口形状接近流线型化程度增大而减小。 式中: 第四章 总水头损失 为所有沿程水头损失和所有局部损 失的总和,即: 六、总水头损失(总能量损失) 第四章 圆管流体流动流态特点 1、管径突变的管道,当其它条件相同时,若改变流向,在突变处所产生的局部水头损失是否相等?为什么? 不等;固体边界不同,如突扩与突缩 固体边界的突变情况、流速; 局部阻力系数应与所选取的流速相对应。 3、如何减小局部水头损失? 2、局部阻力系数与哪些因素有关?选用时应注意什么? 例题4流量     的水从水箱流入一管径不同的管道,管道连接情况如图所示,已知        , 局部水头损失系数:进口   , 逐渐收缩    ,闸阀   (以上 值均与发生局部水头损失后的流速配合)。要求计算: H (3)水箱应保持的水头H (1)沿程水头损失 (2)局部水头损失 解: (3)水箱应保持的水头H (1)沿程水头损失 (2)局部水头损失 根据题意要求 基准面如图O-O所示,由计算公式可得: o H o 1 1 2 2 (3)以0—0为基准面,对1—1,2—2断面写能量方程: 作业p130,4-14,4-21,4-30. §4—9 减少阻力的措施 p126(自阅) 1. 改进流体外部的边界,改善边壁对流动的影响; 减小紊流局部阻力的着眼点在于防止或推迟流体与壁面的分离,避免漩涡区的产生或减小漩涡区的大小和强度。 减小管中流体运动的阻力有两条完全不同的途径: 2. 在流体内部投加少量的添加剂,使其影响流体 运动的内部结构来实现减阻。 第四章 渐扩管的管道比较突扩管来说,相对要平顺,局部损失系数要

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