水力学课件：4第四章 水流型态与水头损失.ppt

第四章 水流型态与水头损失 * Yangzhou Univ 水 力 学 全国水文水资源专业进修班 熊 亚 南 扬州大学水利与能源动力工程学院 ? §1 水头损失的分类 ? §2 层流与紊流两种型态 ? §4 沿程水头损失的计算 ? 《水力学》 Yangzhou Univ ? §5 局部水头损失的计算 ? §3 紊流的特征 ? §6 自记水位计测井中水位滞后问题 ? 《水力学》 Yangzhou Univ 第四章 水头损失 §1 水头损失的分类 1 水头损失的分类 粘滞性 相对运动 物理性质— 固体边界— 产生水流阻力 损耗机械能hw 沿 程 阻 力 局 部 阻 力 沿程水头损失 局部水头损失 某一流段的总水头损失： 各分段的沿程水头损失的总和 各种局部水头损失的总和 ? 《水力学》 Yangzhou Univ 第四章 水头损失 §2 层流与紊流两种型态 2 层流与紊流两种型态 当流量（流速）较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运动，互不混杂，这种型态的流动叫做层流。 当流量（流速）较大时，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，相互混掺，这种型态的流动叫做紊流 。 2.1 雷诺试验 2.2 层流与紊流的判别 雷诺数 或 若ReRek，水流为层流 若ReRek，水流为紊流 ? 《水力学》 第四章 水头损失 §2 层流与紊流两种型态 Yangzhou Univ 2.3 水流流动型态与水头损失的关系 水流为层流时，m=1.0，即： 水流为紊流时，m=1.75~2.0，即： ? 《水力学》 第四章 水头损失 §2 层流与紊流两种型态 Yangzhou Univ 3 紊流的基本特征 运动要素随时间发生随机脉动的现象叫做紊流的脉动现象。 恒定流 非恒定流 瞬时值 时均值 脉动值 ? 《水力学》 第四章 水头损失 §3 紊流的基本特征 Yangzhou Univ 3.1 紊流的脉动现象 水文测验规范中对测速历时的规定，就是为了消除这一脉动（紊动）影响 ? 《水力学》 Yangzhou Univ 3.2 紊流产生的附加切应力 在层流运动中，由于流层间有相对运动而引起的内摩擦阻力，称为粘滞切应力 。 在紊流运动中，各流层间除有相对运动引起的粘滞切应力，还有由于横向的质点混掺而引起的阻力，称为紊流的附加阻力，又称为附加切应力。 3 紊流的基本特征 第四章 水头损失 §3 紊流的基本特征 ? 《水力学》 Yangzhou Univ 3.3 紊流的粘性底层 粘性底层的厚度随着紊动程度的加剧而急剧减小。 粘性底层δl 3 紊流的基本特征 第四章 水头损失 §3 紊流的基本特征 ? 《水力学》 Yangzhou Univ 3.3 紊流的粘性底层 当Re较小时， 水力光滑壁面 当Re较大时， △ δl △ δl 水力粗糙壁面 △ δl 水力过渡粗糙壁面 3 紊流的基本特征 第四章 水头损失 §3 紊流的基本特征 ? 《水力学》 Yangzhou Univ 3.4 紊流的流速分布 层流流速分布 紊流流速分布 流速分布的对数公式： 摩阻流速， 紊流中由于液体质点相互混掺，互相碰撞，使得断面流速分布均匀化。 3 紊流的基本特征 第四章 水头损失 §3 紊流的基本特征 ? 《水力学》 Yangzhou Univ 第四章 水头损失 §4 沿程水头损失的计算 4 沿程水头损失的计算 4.1 沿程水头损失的经验公式——谢才公式 断面平均流速 谢才系数 水力半径 水力坡度 ? 《水力学》 Yangzhou Univ 第四章 水头损失 §4 沿程水头损失的计算 4 沿程水头损失的计算 4.1 沿程水头损失的经验公式——谢才公式 谢才系数有量纲，单位为m1/2/s 曼宁公式 n为粗糙系数，简称糙率 水力半径采用米为单位 巴甫洛夫斯基公式 例题：有一混凝土护面的梯形渠道，底宽10m，水深3m，两岸边坡为1：1，粗糙系数为0.017，流量为39m3/s，求每公里渠道上的沿程水头损失。 b h 1：1 1：1 解： B 水面宽 过水断面面积 湿周 水力半径 谢齐系数 沿程水头损失 断面平均流速 ? 《水力学