第4章水流阻力和水头损失VIP免费

§4.1沿程水头损失和局部水头损失4.1.1沿程水头损失1、沿程阻力：在边壁沿程不变的管段上，流动阻力沿程也基本不变，称这类阻力为沿程阻力。2、沿程损失克服沿程阻力引起的能量损失由于沿程损失沿管段均布，即与管段的长度成正比，所以也称为长度损失。3、沿程损失的经验公式gvdlhf224.1.2局部水头损失1、局部阻力在边界急剧变化的区域，阻力主要地集中在该区域内及其附近，这种集中分布的阻力称为局部阻力2、局部损失克服局部阻力的能量损失3、局部损失的经验公式gvhm224.1.3水头损失叠加原理mfwhhh上述公式称为能量损失的叠加原理。§4.2实际液体运动的两种形态4.2.1沿程水头损失和平均流速的关系21pphfABC12fh沿程水头损失实验改变流量，将与对应关系绘于双对数坐标纸上，得到fhlglglgfmfhkmhkvlgVlghfO流速由小至大流速由大至小kVkVθ21.0,kfVVhV'1.752.0,kfVVhVθ14.2.2两种流态1、雷诺试验雷诺实验装置图AEBC12fhD层流：分层有规则的流动状态称为层流。紊流：流体质点的运动轨迹是极不规则的，各部分流体互相剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。2、临界流速上临界流速：受环境和初始条件的影响而变化下临界流速vk：不受环境和初始条件的变化而变化'kv4.2.3流态的判别准则－临界雷诺数雷诺等人进一步的实验表明：流动状态不仅和流速v有关，还和管径d、流体的动力粘滞系数μ和密度ρ有关。以上四个参数可组合成一个无因次数，叫做雷诺数，用Re表示。vdvdRe若ReRek，水流为紊流，1.75~2.0fhV2300RedvdvkkK公式只适用于圆管，对于非圆管用当量直径来实现，如下：非圆管湿周：过水断面中液体与固体接触的边界长度4edR当量直径：非圆管的水力半径和圆管的水力半径d/4相等的非圆管的当量直径。AR水力半径：244dAdRd对于圆管水力半径2300ReekekKdvdv4.2.4流态分析选定流层y流速分布曲线ττ干扰FFFFFFFFFFFF升力涡体紊流形成条件涡体的产生雷诺数达到一定的数值用雷诺数判断流态的原因雷诺数可理解为水流惯性力和粘滞力量纲之比量纲：称为因次，指物理量的性质和类别，例如长度和质量，分别用[L]和[M]表达22[][][][][][][][][][]LVLVVL[惯性力][粘带力]量纲为2[][[][][][][][][][][]duVALVLdyL粘性力]322[][m[][][][]VLLVT惯性力]=[][a]=[][]层流底层、过渡层和紊流核心几个基本概念§4.3均匀流基本方程2211122212121222ffpvpvzzhggggpphzzgg列1-1、2-2断面伯努利方程式：1、沿程水头损失与切应力的关系1122面积1O列流动方向的平衡方程式：120cos0ApApgALL0FL湿周整理得：01212()()ppLZZggAg改写为：00fLLhAgRg0fhgRL水力半径——过水断面面积与湿周之比，即A/χ0gRJτ0τ0G=ρgAL111PpA222PpA122LOZ1Z2'gRJ22ooorgRJRrrgRJRroorr2、切应力的分布8*0vv建立和之间的关系，可得：0——阻力速度§4.4圆管层流的沿程阻力系数质点运动特征（图示）：液体质点是分层有条不紊、互不混杂地运动着切应力：dudr4.4.1流速分布（推演）：220()4gJurr断面平均流速：沿程水头损失：232fvlhgd2264642Re2lvlvvddgdg4.4.2圆管层流沿程阻力系数：64Re232AudAgJvdAmax21u【例题】输送润滑油的管子直径8mm，管长15m，如图6-12所示。油的运动粘度m2/s，流量12cm3/s，求油箱的水头（不计局部损失）。dl61015Vqh图示润滑油管路239.0008.014.3101244242dqvV（m/s）雷诺数23005.1271015008.0239.06vdRe为层流列截面1-1和2-2的伯努利方程f22222111202hgvgpgvgph解：认为油箱面积足够大，取01VgvdlRegvh264222222f806.92239.0008.0155.12764806.92239.022275.2(...