计算流体力学课程作业 作业题目： 沿程损失阻力系数的 FLUENT 数值模拟 学生姓名： 易鹏 学生学号： 专 业年 级 ： 动力工程及工程热物理1 2 级 学院 名称 ： 机械与运载工程学院 2 0 1 2 年 5 月 2 日 1 沿程损失阻力系数的 FLUENT 数值模拟 一、 引言 沿程损失（pipeline friction loss）是指管道内径不变的情况下，管内流体流过一段距离后的水头损失。其中边界对水流的阻力是产生水头损失的外因，液体的粘滞性是产生水头损失的内因，也是根本原因。沿程能量损失的计算公式是：2flvh =λd2g 。其中：l为管长，为沿程损失系数，d 为管道内径，2v2g为单位重力流体的动压头（速度水头），v 为流体的运动粘度系数。粘性流体在管道中流动时，呈现出两种流动状态，管道中的流速crvv(crv 为层流向湍流转变的临界流速)为层流，此时整个流场呈一簇互相平行的流线。则crvv时为湍流，流场中的流体质点作复杂的无规则的运动。沿程损失与流动状态有关，故计算各种流体通道的沿程损失，必须首先判别流体的流动状态。 沿程损失能量损失的计算公式由 带 粘性的伯 努 利 方 程 22112212fvpvp++z=++z+h2g ρg2g ρg推出，可知，12fP-Ph = ρg 其中： ——单位质量流体的动能（速度水头）。流体静止时为 0。 ——单位质量流体的势能（位置水头）。 ——单位质量流体的压力能（压强水头）。 2v2gzpρg 2 又由量纲分析的 定理，得出 2ΔpL=λ1dρV2 ，计算出达西摩擦因子22Δpdλ= LρV ， 则2fL Vh =λD2g,由于VdRe= ν，μν=ρ，则dλ=f(Re)。 关于沿程损失最著名的是尼古拉茨在1932～ 1933年问所做的实验(右图为实验装置图)。其测得曲线如图1，从此得出了几个重要结论： 1．层流区 Re＜2320为层流区。在该区域内，管壁的相对粗糙度对沿程损失系数没有影响。 2．过渡区 2320＜Re＜4000为由层流向湍流的转换区，可能是层流，也可能是湍流，实验数据分散，无一定规律。 3．湍流光滑管区 4000＜Re＜26．98（d/ε）8/7，为湍流光滑管区。勃拉修斯（p.Blasius）1911年用解析方法证明了该区沿程损失系数与相对粗糙度无关，只与雷诺数有关，并借助量纲分析得出了4×10e3＜Re＜10e5范围内的勃拉休斯的计算公式为 0.250.3164Re 3 湍流光滑管的沿程损失系数也可按卡门一普朗特（Karmn-Prandtl）公式 1/21/212lg(Re)0.8 进行计算。 当105＜Re＜3×106时，尼古拉兹...
