流体力学流动阻力及能量损失.pptVIP

例1：已知某铸铁管直径为25cm，长为700m，通过流量为56L/s，水温为100C，当量粗糙高度Δ= 1.25mm,求通过这段管道的水头损失hf。 解一： 平均流速 根据Re、Δ/d查莫迪图得λ= 0.0304 沿程水头损失 雷诺数 当水温为100C时，查表得ν=1.308×10-6m2/s,则 相对粗糙度为 第62页，共98页，编辑于2022年，星期四 解二：采用经验公式计算λ v = 1.14m/s 1.2m/s，因为t = 100C,所以可采用过渡区的舍维列夫公式计算 则 第63页，共98页，编辑于2022年，星期四 设初值λ1 = 0.025,第一次迭代得λ2 = 0.0308 ，第二次迭代得λ3 = 0.0308 则取 λ = 0.0308 最后再判别柯氏公式是否在紊流光滑管和紊流粗糙管区范围。 解三：柯氏公式计算 得迭代式 第64页，共98页，编辑于2022年，星期四 　　判别阻力区 则　　0.4＜Δ/δ＝1.25/0.214＝5.8＜6 故流动处于紊流过渡区，λ可用柯氏公式计算。 第65页，共98页，编辑于2022年，星期四 例2：设有一用块石砌的梯形断面水渠，渠道底宽b=5m，水深h=2.5m，边坡系数m=ctgθ=1。试用曼宁公式和巴甫洛夫斯基公式求谢才系数c值。 解： 水力半径 查曼宁粗糙系数表5-2得n = 0.025，按曼宁公式计算 第66页，共98页，编辑于2022年，星期四 按巴甫洛夫斯基公式计算 第67页，共98页，编辑于2022年，星期四 判断1：紊流附加切应力与粘性切应力均与流体的密度和脉动强度有关。 判断2：紊流核心的切应力以附加切应力为主，粘性切应力可以忽略。 判断3：在一直管中流动的流体，其水头损失包括沿程水头损失与局部水头损失。 判断4：谢才系数C是一个无量纲数。 F F T F 第68页，共98页，编辑于2022年，星期四 　§6－7 管中局部阻力损失计算 局部损失产生的原因 　　　　 突然扩大局部损失 局部损失计算的一般公式 第69页，共98页，编辑于2022年，星期四 紊流流动参数随时间脉动的现象，表明它不是恒定流动，这将给紊流的研究带来一定难度。但是经过研究证明，用时均流速，则可能有恒定流。 时均流速 就是瞬时流速u在时段T内的平均值。 瞬时速度u曲线和t轴所夹的面积应等于时均速度和时段T所形成的面积。即 则 (1) 时均流速与所取时段T的长短有关，只要所取时段T不太短，则与T无关。 由图可见，瞬时速度u是时均流速 和脉动流速 的代数和。 即 (2) u t u 0 T A B 时均流速 第30页，共98页，编辑于2022年，星期四 将式（2）代入式（1）得： 因此 即脉动速度的时间平均值 明确四种速度概念 ①瞬时流速u：某一时刻t，空间某点上流体的实际流速。 ②时均流速 ：某一空间点的瞬时流速在时段T内的时间平均值 ③脉动速度 ：在某时刻t，紊流中空间某点上流体的瞬时流速u与时均流速 的差值。 ④断面平均流速v：为过流断面各点的流速（对紊流而言是时均流速）的算术平均值。即 第31页，共98页，编辑于2022年，星期四 同样，紊流中各点瞬时压力也可分成时均压力和脉动压力两部分。即 瞬时压力 时均压力 脉动压力的时均值 引入时均流速和时均压力后，紊流运动就可理解为流体按时均流速和时均压力在运动。 若紊流中各空间点上的时均流速和时均压力不随时间改变，则称为稳定紊流，反之称为不稳定紊流。 在紊流运动的研究中，所有概念都将以时均值来定义。例如，紊流流场中流线定义为在时均速度场中所做的曲线，在给定瞬时位于该曲线上的所有流体质点的时均速度向量都与曲线相切。 第32页，共98页，编辑于2022年，星期四 二、紊流的切应力(P157) 紊流运动的切应力由两部分组成： ●相邻层间的相对运动而产生的粘性切应力，这是由时均速度产生的。 ●质点间相互掺混碰撞而产生雷诺应力，这是由脉动速度产生的。 紊流的切应力 ——粘性切应力，由牛顿内摩擦定律计算 式中 ——雷诺应力（附加切应力）。 第33页，共98页，编辑于2022年，星期四 ●紊流的雷诺应力的表达式 在恒定紊流中，时均流速沿x方向。脉动速度沿x和y的分量分别为 和 。任取一水平微小面积ΔA，在这微小面积