气体液体在管道中的流动阻力模拟.ppt

流体流过单球体第32页,共53页，星期六，2024年，5月(c)边界层分离的条件▲逆压梯度▲壁面附近的粘性摩擦(d)边界层分离对流动的影响边界层分离→大量旋涡→消耗能量→增大阻力。由于边界层分离造成的能量损失，称为形体阻力损失。边界层分离使系统阻力增大。(e)减小或避免边界层分离的措施改变表面的形状，如汽车、飞机、桥墩都是流线型。第33页,共53页，星期六，2024年，5月第34页,共53页，星期六，2024年，5月1.4.5流体流动阻力计算（1）流体阻力的表示方法对应于机械能衡算的三种形式，流体阻力损失亦有三种表达形式：阻力损失与压力差的区别：△pf——流体流经两截面间的机械能损失；△p——任意两点间的压力差。kJ/kgmPa第35页,共53页，星期六，2024年，5月二者之间的关系：管路中的流动阻力=直管阻力+局部阻力直管阻力：由于流体和管壁之间的摩擦而产生；局部阻力：由于速度的大小或方向的改变而引起。即：水平、等径直管，无外功加入时，两截面间的阻力损失与两截面间的压力差在数值上相等。第36页,共53页，星期六，2024年，5月（2）?圆形直管内的阻力损失在1-1和2-2截面之间列机械能衡算式：up1p21122FFdd直圆管内阻力公式的推导①直圆管内阻力计算公式推导因所以第37页,共53页，星期六，2024年，5月流体柱受到的与流动方向一致的推动力：流体柱受到的与流动方向相反的阻力：流体恒速流动时：又：第38页,共53页，星期六，2024年，5月J/kgmPa②范宁公式计算流体流动阻力的一般公式所以第39页,共53页，星期六，2024年，5月①层流时的摩擦系数及Hangen-Poiseuille方程摩擦系数：（3）摩擦系数——Hangen-Poiseuille方程第40页,共53页，星期六，2024年，5月②湍流条件下的摩擦系数影响因素复杂，一般由实验确定。影响因素：几何尺寸及形状；表面情况；流体的物性，如密度，粘度等；流速的大小。利用量纲分析法可以得到：第41页,共53页，星期六，2024年，5月摩擦系数λ与Re、ε/l关系图0.10.010.030.020.070.060.050.040.090.080.0080.0091021041071061051030.010.050.020.0150.030.040.0080.00450.0020.00080.0060.00060.0010.00040.00020.00010.000050.00001λRee/l根据实验，得到莫狄（Moody）摩擦系数图。第42页,共53页，星期六，2024年，5月③摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度的关系层流区Re≤2000过渡区2000＜Re≤4000（阻力平方区）不完全湍流区完全湍流区湍流区Re＞4000第43页,共53页，星期六，2024年，5月④摩擦因子变化规律分析粗糙度对λ的影响：层流时：绕过突出物，对λ无影响。湍流时：◆当Re较小时，层流底层厚，形体阻力小，突出物对λ的影响小；◆当高度湍流时，层流底层薄，突出物充分暴露，形成较大的形体阻力，突出物对λ的影响大。第44页,共53页，星期六，2024年，5月⑥非圆直管中流动阻力几种常见非圆管的当量直径1）矩形流道例如：Blasuis公式⑤用公式求取摩擦系数条件：ab矩形流道Dd环形流道2）环形流道第45页,共53页，星期六，2024年，5月（4）局部阻力流体流经管件、阀门、测量接口、管进出口段的阻力产生原因：形体阻力；确定方法：实验，归纳出经验公式。3）三角形流道的当量直径det第46页,共53页，星期六，2024年，5月式中：le——当量长度Le及?的获得：实验，见有关资料。式中：?----局部阻力系数1）当量长度