流动阻力和能量损失课件课件.ppt

表10-1常用工业管道的绝对粗糙度数值管道材料K/mm管道材料K/mm管道材料K/mm新铜管0.0015～0.01新铸铁管0.25～0.42钢板制风道0.15新无缝钢管0.04～0.19旧铸铁管0.5～1.6塑料板制风道0.01旧无缝钢管0.2涂沥青铸铁管0.12胶合板风道1.0镀锌钢管0.15白铁皮管0.150.01～0.05混凝土管0.3～3.0新焊接钢管0.06～0.33玻璃管0.01矿渣混凝土板风道1.5生锈钢管0.5～3.0橡皮软管0.01～0.05墙内砖砌风道5～10在选取管壁的绝对粗糙度K值时，要充分考虑流体对管壁的腐蚀性，液体中固体杂质是否会黏附在壁面上以及使用情况等因素。第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日例10-4水管为一根长为50m，直径d?0.1m的新铸铁管，水的运动黏度??1.31?10-6m2/s，水的平均流速v?5m/s，试求该管段的沿程压头损失。第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日对非圆形管道，如矩形风道、梯形或三角形明渠等，上述计算公式仍适用，但公式中的直径d需采用“当量直径de”来进行计算。4.非圆管内流动的沿程损失（1）水力半径R?流体流经通道的截面积A与湿周x之比。即：湿周:流道截面上流体接触即润湿固体壁面部分的周边长度。只有在满流情况下湿周才等于周长。第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日关于流动阻力和能量损失课件第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日学习导引实际流体在流动过程中必然要克服流动阻力而消耗一定的能量，形成能量损失。能量损失的计算是流体力学计算的重要内容之一，也是本章要着力解决的基本问题。本章将以恒定流为研究对象，从介绍流体流动形态入手，分析不同流态下能量损失产生的规律，最后给出能量损失的常用计算公式与方法。第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日学习要求1.了解流动阻力的两种形式，掌握能量损失的计算式。2.理解雷诺实验过程及层流、湍流的流态特点，掌握流态判断标准。3.了解圆管层流和湍流流速分布规律，了解边界层概念。4.理解湍流的层流底层和粗糙度对流体流动的影响，理解莫迪图中沿程阻力系数λ的变化规律，掌握用莫迪图及公式法确定λ的方法，并能应用范宁公式进行沿程损失计算。5.了解非圆管的当量直径概念，了解非圆管的沿程损失计算方法。6.理解局部损失产生的主要原因，能正确选择局部阻力系数进行局部损失计算。7.了解减小流动阻力的措施。第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日重点与难点本章的重点是雷诺数及流态判断，沿程阻力系数λ的确定，沿程损失和局部损失计算。本章的难点在于:1.层流和湍流的概念较抽象，理解起来有一定难度，结合雷诺实验增加感性认识，理解起来会容易些。2.对莫迪图中的阻力分区和沿程阻力系数λ不同计算公式的应用会有一定难度。对于经验公式只需会用即可，不必对其来源多加探究，也不必对经验公式死记硬背，能根据条件选用公式即可。第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日第一节流体的两种流态一、雷诺实验和流态1883年英国物理学家雷诺（Reynolds）通过大量实验发现，流体的运动有两种不同性质的流动状态，简称流态。能量损失的规律与流态有关。雷诺实验装置的示意图如图所示。第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日实验过程(1)微开阀门C:(2)逐渐开大阀门C:(3)继续开大阀门C:(4)逐渐关小阀门C:有色液是一条界线分明的直线，与周围的清水不相混。v?c时，有色细流开始出现波动而成波浪形细线。有色开始抖动、弯曲，然后断裂与周围清水完全混合。实验现象将按相反程序出现，vc小于v?c。雷诺实验第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日实验表明（1）当流速不同时，流体的流动具有两种完全不同的流态。湍流(紊流)临界流速v?c＞vc。层流(滞流)过渡流（2）两种流态在一定的流速下可互相转变。一般用下临界流速vc作为判别流态的界限，vc也直接称为临界流速。雷诺实验v?c:上临界流速vc:下临界流速第7页，共47页，星期日，2025年，2月5日二、流态的判断依据流体的流动状态不仅与流体的速