(13.1)--第11讲 水头损失的概念、分类及其影响因素.pdf

水力学知识点解析

水头损失的概念、分类及其影响因素

水头损失概念及其分类

1.水头损失的产生原因

单位水头损失：把单位重量液体从一个断面流到另一断面所损失的机械能，也称为

两断面之间的单位能量损失。

运动液流与边界粘附处，水质点流速为零；在远离边界处，其流速迅速加大，使得

整个过水断面上的流速分布不均匀，水流质点间存在相对运动。而液体的粘滞性抵

抗该相对运动，产生内摩擦力。液体流动时克服摩擦力消耗水流机械能，造成水头

损失。

产生水头损失的原因主要有两个：

内因：液体的粘滞性；

外因：边界对液体的约束作用。

2.水头损失在工程上的意义

水头损失的数值大小直接关系到动力设备容量的确定，

因而关系到工程的可靠和经济性。如水泵供水示意图。

HH0hw

静扬高：断面1和2的高程差H0

扬程H：静场高加水头损失

当水泵提供的H为定值时，若h增大则H减小，因而不能满足生产需要；若需H一定，则需增大H，

w00

即增大动力设备容量，可见动力设备的容量，与管路系统的能量损失有关，所以只有正确计算水头

损失，才能合理的选用动力设备。

3.水头损失的危害

浪费水资源

消耗大量能源

增加水泵运转负荷

降低水利设备功率与能效

5减少水利设备使用寿命

4.水流运动阻力的分类

（1）内摩擦阻力：由各流层之间的相对运动而产生的流动阻力称为内摩擦阻力，它分布于水流的整个

流程上，故也称沿程阻力。液流运动时必然会因克服该类阻力而产生能量损失。

（2）附加阻力：当流动边界的形状或尺寸发生急剧变化时，该流段内的水流因碰撞、掺混而产生的阻

力，称为附加阻力，也称为局部阻力。液流运动时必然会因克服该类阻力而产生较大的能量损失。

5.水头损失的类型

（1）沿程水头损失：液流克服沿程阻力而产生的能量损失称为沿程水头损失，记为h。特点：发生在

f

运动水流的整个流程上，伴随流动的始终，且与流程长度成正比，即：h∝L。

f

（2）局部水头损失：液流克服局部阻力而产生的能量损失称为局部水头损失，记为h。特点：仅存在

j

于流动的局部范围、且流段边界发生剧烈变化处，如边界的突然扩大、突然缩小、急转弯处、管道阀门

处等。

（3）总水头损失：某一流段内沿程水头损失和局部水头损失的总和称为总水头损失。记为hw。即hw＝

∑h+∑h

fj

6.液流边界几何条件对水头损失的影响

产生水头损失的根源是实际液体本身具有粘滞性，但固体边界纵横方向的几何条件（边界轮廓的形状和

大小）对水头损失也有很大影响。

（1）横断面形状和大小

用过水断面的水力要素来表示