水力学- 讲课人冯熊 孙志璇 罗星罡 学 院水利工程学院 -1726193464618.pptxVIP

讲课人：冯熊孙志璇罗星罡学院：水利工程学院水力学

水头损失解析沿程水头损失计算

目录1紊流的粘性底层及紊流分区2计算沿程水头损失的经验公式3计算沿程水头损失的理论公式4沿程水头损失计算举例

1紊流的粘性底层及紊流分区1.1紊流的粘性底层紊流中紧靠固体边界附近地方，流速梯度很大，所以粘滞切应力起主导作用，其流态基本属层流。该层流层叫粘性底层。在粘性底层以外的液流才是紊流。粘性底层的厚度记为，并随雷诺数的增加而减小。紊流

1紊流的粘性底层及紊流分区1.2紊流的分区固体边界的表面总是粗糙不平的。粗糙表面凸出高度叫做绝对粗糙度Δ。对某种壁面来说，绝对粗糙度值是不变的，而粘性底层的厚度却随雷诺数变化。△δ0（1）水力光滑区：当Re很小时，Δ，边壁粗糙对紊流的阻力损失、时均流速分布没有影响，好像壁面光滑一样。

1紊流的粘性底层及紊流分区1.2紊流的分区（2）△δ0水力粗糙区：当Re很大时，Δ，边壁粗糙对紊流的阻力损失、时均流速分布产生很大影响。（3）△δ0水力过渡区：Δ≈，介于光滑区与粗糙区之间。

1紊流的粘性底层及紊流分区1.2紊流的分区水力光滑区水力过渡区水力粗糙区沿程阻力不仅与壁面粗糙有关，也与雷诺数有关。实际工程中，钢管的水流大多是光滑区或过渡区。

2计算沿程水头损失的经验公式（1）谢才公式1769年谢才，通过总结经验，提出了计算均匀流的经验公式式中：C为谢才系数，单位；R为断面的水力半径，单位m；J为均匀流水力坡度，。将代入上式，得：

2计算沿程水头损失的经验公式（2）曼宁公式该式是1889年提出的，是我国常用的计算谢才系数C的经验公式。该式是基于紊流粗糙区总结提出的，因此谢才公式只能应用于均匀流的紊流粗糙区。n称为粗糙系数，简称糙率，它是衡量边壁阻力影响的一个综合系数。准确确定n值至关重要。对明渠和天然河道，已积累较丰富实测资料。

2计算沿程水头损失的经验公式（2）曼宁公式n越大，壁面越粗糙。

3计算沿程水头损失的理论公式（1）达西公式圆管其中：适合于层流和紊流。为了找出的具体计算公式，人们进行了很多试验研究，有尼古拉兹、蔡克士大、柯列布鲁克。1944年，莫迪总结前人经验，绘制了莫迪图。

3计算沿程水头损失的理论公式（2）莫迪图粗糙区光滑区层流区

3计算沿程水头损失的理论公式（2）莫迪图由于工业管的粗糙度是难于量测的，如果人工砂粒粗糙管与工业管的相同，则把该人工砂粒粗糙管的粗糙度作为工业管的当量粗糙度?。因此，在查用莫迪图时，需首先知道当量粗糙度?。边界条件当量粗糙度Δ(mm)边界条件当量粗糙度Δ(mm)铜或玻璃的无缝管0.0015～0.01磨光的水泥管0.33新的生铁管0.25～0.4混凝土衬砌渠道0.8～9.0

4沿程水头损失计算举例【例1】试求直径，长度的铸铁管，在流量时的沿程水头损失。解：根据已知条件，可求水力要素：

4沿程水头损失计算举例则：根据中等粗糙程度的铸铁管，由表查得n=0.0125，所以或：

4沿程水头损失计算举例【例2】某水电站引水管采用新铸铁管，管长=100m，管径mm。试计算当管道引水流量L/s时的沿程水头损失与水力坡度J。水温为20℃。解：当m3/s，流速当水温为20℃的运动粘滞性系数m/sm2/s，则因Re2320,为紊流

4沿程水头损失计算举例查表得，一般钢管的当量粗糙度为0.25～0.4mm，取?=0.3mm，由及Re=2.52×105，查莫迪图得沿程水头损失：水力坡度：m

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