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12级学院名称：机械与运载工程学院2012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（pipelinefrictionloss）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+h2gρg2gρg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）。2v2gzpρg2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2fLVh=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0.250.3164Re3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，尼古拉兹的计算公式为0.2370.00320.221Re4．湍流粗糙管过渡区26．98（d/ε）8/7＜Re＜2308（d/ε）0.85为湍流粗糙管过渡区。该区域的沿程损失系数与按洛巴耶夫（Б.H.Лo6aeв）的公式进行计算，即2lgRe1.42lg1.2731.42Vqdv5．湍流粗糙管平方阻力区2308(d/ε)0.85
