第四章 水頭損失-0325-s

1、_ _ _ 第四章 層流和紊流, 液流阻力和水頭損失 _ _ _ _ _ 第一節(jié) 概述 p v2 p v2 z1 + 1 + 1 1 = z 2 + 2 + 2 2 + h w g g 2g 2g 層 流 水頭損失 液流阻力 紊 流 液體的粘性是液體能量損失的根本原因。 _ _ _ _ _ _ _ 第二節(jié) 水頭損失的分類 沿程水頭損失（hf）：當(dāng)固體邊界的形狀或尺寸 沿程不變，液流在長(zhǎng)直流段中的水頭損失。 均勻流和漸變流的情況下產(chǎn)生的水頭損失只有沿 程水頭損失 沿程水頭損失（hj）：由于固體邊界的形狀或尺 寸沿流急劇變化時(shí)所產(chǎn)生的水頭損失。 _ _ _ _ _ _ _ 第二節(jié) 水頭損失的分類

2、_ _ _ _ _ _ hw = h f + h j 水流流經(jīng)整個(gè)過程的水頭損失 hw等于 各段沿程水頭損失 hf和各個(gè)局部水頭損失 hj的代數(shù)和. _ 液流阻力 沿程阻力：產(chǎn)生沿程水頭損失時(shí)液流受到的阻力 局部阻力：產(chǎn)生局部水頭損失時(shí)液流受到的阻力 同樣的長(zhǎng)度下，局部阻力 >沿程阻力 _ _ _ _ _ _ _ 第三節(jié) 液體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)層流和紊流 _ _ _ _ _ _ _ 雷諾實(shí)驗(yàn) _ _ _ _ _ _ _ 雷諾實(shí)驗(yàn)層流 (Laminar flow) _ _ _ 閥門微微開啟時(shí)，流量很小，流速較小，紅 色液體形成一條直線。 _ _ _ _ 雷諾實(shí)驗(yàn)過渡狀態(tài)(Transitiona

3、l flow) _ _ _ 在閥門逐漸開大時(shí)，流量增大，流速增大， 紅色液體形成的直線逐漸彎曲，動(dòng)蕩，擔(dān)任保持 為線狀。 _ _ _ _ 雷諾實(shí)驗(yàn)紊流 (Turbulence) _ _ _ 在閥門繼續(xù)開大時(shí)，流速增大到一定程度， 紅色液體不再保持線狀，而是交錯(cuò)散亂的運(yùn)動(dòng)， 并迅速向四周擴(kuò)散，使全管水流著色。 _ _ _ _ 沿程水頭損失 hf 與斷 面平均流速 v 的關(guān)系 _ _ lg h f = lg k + m lg v h f = kv m 層流：m=1.0 1=45° hf v1.0 紊流：m=1.752 2>45° hf v1.752 _ _ _ _ _ 流

4、態(tài)的判別雷諾數(shù) vd _ _ Re = 圓管 Re c 2320 層流 紊流 Rec < 2320 Rec > 2320 _ _ _ _ _ 雷諾數(shù)的物理意義 雷諾數(shù)可理解為水流慣性力和粘滯力之比。 慣性力 粘滯力 ma du A dy L T2 2 1 量綱為 L T L L L 4T 2 = T L 2T 1 _ 量綱為 L3 _ _ _ _ _ 慣 性 力 粘 帶 力 = _ 明渠中的雷諾數(shù) Re = 明渠 _ _ vR Re c 500 層流 紊流 Rec < 500 Rec > 500 _ _ _ _ _ 幾個(gè)概念 濕周 R = A _ _ _ _ _ _ 水力半徑 管流水力半徑 d R = A 2 = d 4 = d 4 _ 第四節(jié) 均勻流基本方程 _ _ _ _ _ _ o = gR J 建立了切應(yīng)力與沿程水頭損失之間的 關(guān)系。方程對(duì)管流明渠均適用，對(duì)層流紊 流均適用。 _ 摩阻流速 o = gRJ = _ gRJ u = _ _ _ _ _ u *稱為摩阻流速，反映了壁面處的0，在討 論液流的流速分布，沿程損失時(shí)常用到，是個(gè)很 重要的參數(shù)。 _ 管流-切應(yīng)力的分布 R r g R J =