流體力學課件 第5章流動阻力和能量損失

1、第五章流動阻力和能量損失1第一節(jié)、流動阻力與水頭損失第一節(jié)、流動阻力與水頭損失由沿程阻力作功而引起的水頭損失（由沿程阻力作功而引起的水頭損失（ hf )。因粘性，在均勻流段上產(chǎn)生的流動阻力。因粘性，在均勻流段上產(chǎn)生的流動阻力。一、流動阻力與水頭損失分類一、流動阻力與水頭損失分類流程長度流程長度gvdlhf22沿程損沿程損失系數(shù)失系數(shù)管道管道直徑直徑圓管圓管gvRlhf242水力水力半徑半徑非圓管非圓管2克服局部阻力克服局部阻力做功引起的能做功引起的能量損失：量損失：gvhj22局部損失系局部損失系數(shù)，因結構數(shù)，因結構而異而異,一般由一般由實驗確定。實驗確定。固體固體邊界的急劇變化邊界的急劇變化

2、而引起流體而引起流體速度速度分布變化分布變化而而集中產(chǎn)生集中產(chǎn)生的流動阻力。的流動阻力。3jfwhhh4 取圓管中恒定取圓管中恒定均勻流均勻流段相距段相距 l 的過流斷面的過流斷面1、2，如圖。，如圖。0cos02211lagAlApApAAAzzal2121,cos受力分析：受力分析：gRlgAlgpzgpz002211)()(整理得除以 gA,RA5fhgpzgpz)()(2211gRlhf0RJgRJlhgRf0或或列列1、2斷面的伯努利方程：斷面的伯努利方程：均勻流均勻流基本方程：基本方程：6二、圓管切應力二、圓管切應力 在半徑為在半徑為r0的圓管恒定均勻流中任的圓管恒定均勻流中任取一

3、半徑為取一半徑為r的圓柱流束進行受力分析，的圓柱流束進行受力分析，可得到流束的均勻流基本方程：可得到流束的均勻流基本方程：JrgJgRJgR2流束表面切應力流束水力半徑流束水流束水力坡度力坡度JrggRJ200切應力分布：切應力分布：00rr(6-11)圓管均勻流圓管均勻流基本方程：基本方程：水力半徑幾何半徑7第二節(jié)、粘性流體的流動狀態(tài)及判別第二節(jié)、粘性流體的流動狀態(tài)及判別流體質點互不摻混、有條流體質點互不摻混、有條不紊地做有序的成層流動。不紊地做有序的成層流動。速度、壓力等物理量在時速度、壓力等物理量在時間和空間上發(fā)生不規(guī)則脈間和空間上發(fā)生不規(guī)則脈動的流動現(xiàn)象。動的流動現(xiàn)象。1、層流、層流2

4、、紊流（湍流）、紊流（湍流）流態(tài)演示流態(tài)演示83、上臨界流速、上臨界流速和和下臨界流速下臨界流速紊流紊流cvcv上臨界流速上臨界流速下臨界流速下臨界流速cvcv層流紊流過渡vv00？9二、不同流態(tài)的阻力規(guī)律二、不同流態(tài)的阻力規(guī)律fhgvagpzgvagpz222222221111：定壓、等徑，即均勻恒定均勻恒定。fhgpzgpz)()(2211該管段的沿程損失等于兩斷面的該管段的沿程損失等于兩斷面的測壓管水頭測壓管水頭差。差。： 選過流斷面1、2，各裝一測壓管，列伯努利方程：測壓管水頭測壓管水頭10關系曲線vfh小小大大OABDE大大小小EDCAO1組：速度由小到大測組：速度由小到大測2組：速

5、度由大到小測組：速度由大到小測斷面流速變化與沿程水頭損失間的關系曲線 。曲線vfh流速變化：流速變化：曲線曲線11mkvhfOA段：CDE段：AC、BD段：0.1,kvhvvfc層流0 .275.1,kvhvvfcr紊流流態(tài)不穩(wěn)定（流態(tài)不穩(wěn)定（過渡區(qū)）。過渡區(qū)）。流態(tài)不同，阻力變化規(guī)律（不同）。流態(tài)不同，阻力變化規(guī)律（不同）。結論：結論：流態(tài)如何判斷？流態(tài)如何判斷？12雷諾數(shù)為什么能夠判別流態(tài)？雷諾數(shù)為什么能夠判別流態(tài)？1）圓管有）圓管有壓流動壓流動dvdvccRe三、層流與紊流的判斷：雷諾數(shù)三、層流與紊流的判斷：雷諾數(shù)2）明渠或天然河道）明渠或天然河道RvRvccRe500500層流層流紊流

6、紊流工程：工程：300AR 13 當當Re（小于下臨界雷諾數(shù)時），粘性對流動起主導（小于下臨界雷諾數(shù)時），粘性對流動起主導作用，因微小擾動產(chǎn)生的紊動，在粘性作用下會逐漸衰減作用，因微小擾動產(chǎn)生的紊動，在粘性作用下會逐漸衰減下來，流動依然維持（層流狀態(tài)）。下來，流動依然維持（層流狀態(tài)）。 隨著雷諾數(shù)的增大，粘性的影響作用減弱，慣性力對隨著雷諾數(shù)的增大，粘性的影響作用減弱，慣性力對紊動的激勵作用增強，當雷諾數(shù)大于下臨界雷諾數(shù)時，慣紊動的激勵作用增強，當雷諾數(shù)大于下臨界雷諾數(shù)時，慣性力占主導作用，流動逐漸轉變?yōu)槲闪?。性力占主導作用，流動逐漸轉變?yōu)槲闪?。dvdvccRe原因簡析原因簡析14Jrdrdu

7、2rdrJdu2CrJu2420400rJCurr)(14)(42022200rrrJrrJu速度分布：速度分布：邊界條件利用邊界條件利用很重要很重要Jrg2由牛頓內摩擦定律：由牛頓內摩擦定律：0r15圓管層流中的切應力和速度分布規(guī)律圖圓管層流中的切應力和速度分布規(guī)律圖00rrP1380r02max04rrJu00maxrr)(142020rrrJu16max20020202182110urJrdrurudArvrA二、平均速度二、平均速度)(142020rrrJu體積流量：體積流量：2040082rvrJrdrudAuqRAV哈根哈根-泊謖葉方程泊謖葉方程毛細管粘度計原理：毛細管粘度計原理：

8、208Jrv平均流速17)(142020rrrJu208rJv202 rA22AvdAuA20202Avrdrur3418332121AvdAuA四、圓管層流的沿程損失四、圓管層流的沿程損失由平均由平均流速流速2020328dJrJv0 . 222020Avrdrur19vdJ2032Jlhfvdlhf2032gvvdl264220vvvdl223220gvdlgvdlhf22Re642020沿程阻力系數(shù)0Re1vd減小阻力的途徑？減小阻力的途徑？20第四節(jié)、紊流流動基礎第四節(jié)、紊流流動基礎一、紊流的基本特征一、紊流的基本特征特點特點1：隨機性隨機性特點特點2：三維性三維性特點特點3：脈動量有

9、時候很大，不能當微小量處理。脈動量有時候很大，不能當微小量處理。xuxuxu21二、紊流流動的二、紊流流動的時均化時均化 時間平均流動時間平均流動和和隨機脈動流動隨機脈動流動的疊加：的疊加：TxxdtuTu01xxxuuu說明：說明：xuxuxu紊流瞬時流速紊流瞬時流速 瞬間看紊流不是恒定流，但從時均看，可認為是瞬間看紊流不是恒定流，但從時均看，可認為是恒定流。恒定流。恒定流的基本方程也適用于紊流恒定流的基本方程也適用于紊流。TdtuTuxx010?22三、紊流運動中的摩擦阻力三、紊流運動中的摩擦阻力1、紊流中的切應力：、紊流中的切應力：dyudx1時均流時均流速速 梯度梯度（1）流層相對運動

10、產(chǎn)生的）流層相對運動產(chǎn)生的時均粘時均粘性切應力性切應力（2）附加切應力）附加切應力 脈動導致質點互相摻混，相鄰流層間產(chǎn)生脈動導致質點互相摻混，相鄰流層間產(chǎn)生動量交換動量交換，從而在流層分界面上形成從而在流層分界面上形成附加切應力附加切應力.xxxuuuxuxuxu如何表征如何表征? ?0dyudx23 設有二維恒定均勻紊流，流向平行于設有二維恒定均勻紊流，流向平行于x，A點沿點沿X方方向的向的 瞬時速度為：瞬時速度為：橫向脈動速度為：橫向脈動速度為：yuxxxuuu0dyudx 由于橫向脈動，該處質由于橫向脈動，該處質點以脈動速度點以脈動速度 通過流層通過流層間的微小面積間的微小面積進入鄰層并

11、進入鄰層并把把本身具有的動量本身具有的動量傳遞給鄰傳遞給鄰層。在層。在 t內通過內通過轉移的轉移的動動量為：量為：yu)(xxyuutAuxum24)(xxyuutAutT 由質點動量定律：沿由質點動量定律：沿X方向質點動量的變化方向質點動量的變化等于等于 t時段作用在時段作用在 A上的切力上的切力 T的沖量，即的沖量，即 ：)(2xxyuuuAT附加切應力附加切應力:1100TxyTyxdtuuTdtuuTTxxydtuuuT0_2)(125關于方向的討論：關于方向的討論：0_21xyTxyuudtuuT設速度梯度設速度梯度0dyudx時0yu1）當0dyudx 質量從下層傳往上層，因下層時

12、均流速小，質量傳遞減質量從下層傳往上層，因下層時均流速小，質量傳遞減緩上層流動，緩上層流動，認為認為X向的向的 脈動速度小于脈動速度小于0，即，即脈動速度之積脈動速度之積為為負負值。值。26時0yu2）2yxuu 質量從上層傳往下層，因上層時質量從上層傳往下層，因上層時均流速大，質量傳遞加強下層流動，均流速大，質量傳遞加強下層流動， 認為認為X向的向的 脈動速度大于脈動速度大于0，即，即脈動速脈動速度之積度之積還為還為負負值。值。 為了使附加切應力和粘性切應力為了使附加切應力和粘性切應力 方向一致，以正值出方向一致，以正值出現(xiàn)，因此把附加切應力表示為：現(xiàn)，因此把附加切應力表示為： 21yxuu

13、dyudx紊流中的紊流中的切應力切應力:0dyudx27有些文獻直接表示如下，但其有些文獻直接表示如下，但其時均化時均化的本質不變：的本質不變：21yxuudydux 如何把用脈動速度表示的附加切應力轉換為以時均如何把用脈動速度表示的附加切應力轉換為以時均速度表示的形式？速度表示的形式？ (6-28)粘性切應力和附加切應力所占比重隨紊動情況而異。粘性切應力和附加切應力所占比重隨紊動情況而異。28dyudlyudyudlyuyulyuuxxxxxxx)()()() (yuy l) (lyux)( yuxaxy幾點假設：幾點假設：（假設（假設1 1）流體質點因橫向脈動流速作用，在橫向運動到相距為l

14、的空間距離上,才同周圍的質點發(fā)生動量交換,并且假定該質點在橫向運動過程中動量保持不變,直到新的位置時，才與周圍的流體質點混合 。距離距離ll的流層時均流的流層時均流速差為速差為：29（假設（假設2）脈動速度與這兩個流層的時均流速差成正比，脈動速度與這兩個流層的時均流速差成正比，即：即：dyudlcuxx1yuy l) (lyux)( yuxaxy（假設（假設3）橫向脈動流速與縱向脈動流速成比例，但符號橫向脈動流速與縱向脈動流速成比例，但符號相反，即：相反，即：dyudlcuxy222212)() (dyudlccuuxyx則則:30: ,) (2212則令lccL 222)(dyudLuuxy

15、x即即2221)(dyudLdyudxxyuy l) (lyux)( yuxaxy或：或：L：混合長度，實驗確定。2221)(dyudLdyudxx3122)(dyudLx2221)(dyudLdyudxx32220)(dyudLx2220)(dyudykx由由紊流紊流應應力方程力方程進一步假定：進一步假定：（1）、壁面附近的切應力等于壁面上的切應力；（2）、混合長度L與 質點到壁面的距離y成正比 ：kyL卡門通用常數(shù)：4.0kyuy l) (lyux)( yuxaxy33ydykudx01Cykvuxln*0v令阻力速度Criu24關于阻力速度的進一步說明：34gvdlldglhdggRJf

16、2442080v具有速度的量綱，反映壁面切應力大小，稱為阻力速度：80*vv122321LTTLMLTML28v圓管紊流中所有質點都參與紊流運動嗎？紊流中所有質點都參與紊流運動嗎？阻力速度阻力速度35六、紊流核心與層流邊層六、紊流核心與層流邊層(P145)1、層流邊層（粘性底層）、層流邊層（粘性底層） 成因成因：由于管壁及流體粘性影響，靠近管壁處總有：由于管壁及流體粘性影響，靠近管壁處總有一定厚度一定厚度 的流體作層流運動。的流體作層流運動。層流邊層內流速分布近似直線，壁面切應力為層流邊層內流速分布近似直線，壁面切應力為:yudydu0yvyu20*阻力速度36yvvu*某一雷諾數(shù)：當某一雷諾

17、數(shù)：當y 時時, 是層流是層流 ;當當y 時時,對應對應 某一臨界雷諾數(shù)。實驗某一臨界雷諾數(shù)。實驗表明表明, 臨界值為臨界值為即:80*vv6 .11*v（6-25）37*、 隨隨Re的增加（即紊流趨勢的增加）而減小；的增加（即紊流趨勢的增加）而減??；*、粘性底層厚度一般很?。ú蛔愫撩祝?，但其對紊流的、粘性底層厚度一般很?。ú蛔愫撩祝?，但其對紊流的流速分布和流動阻力的影響重大。流速分布和流動阻力的影響重大。Re8 .32v8 .328v6 .116 .11*dddv紊流沿程紊流沿程阻力系數(shù)阻力系數(shù)管徑管徑討論討論382、紊流核心、紊流核心 分析依據(jù)分析依據(jù)：管壁絕對粗糙度：管壁絕對粗糙度 與層

18、流邊層（粘性底層）與層流邊層（粘性底層）厚度厚度 之間的關系：之間的關系： 管中心速度梯度較小、各點速度接近于相等的一部分流管中心速度梯度較小、各點速度接近于相等的一部分流體稱為體稱為 紊流核心。紊流核心。39粗糙度對流動阻力影響很小。粗糙度對流動阻力影響很小。粗糙度對流動阻力影響很大。粗糙度對流動阻力影響很大。 同一管路對雷諾數(shù)不同的流動形成的阻力不同同一管路對雷諾數(shù)不同的流動形成的阻力不同;不同不同管路對雷諾數(shù)相同的流動形成的阻力也不同。管路對雷諾數(shù)相同的流動形成的阻力也不同。討論:實踐意義？實踐意義？Re8 .32ddvRe40一、尼古拉茲實驗與阻力分區(qū)一、尼古拉茲實驗與阻力分區(qū)第第5節(jié)

19、、圓管紊流流動阻力與水頭損失節(jié)、圓管紊流流動阻力與水頭損失1、影響沿程阻力系數(shù)、影響沿程阻力系數(shù) 的因素的因素1）層流層流2）紊流紊流Re64層)(Re,df紊相對粗糙度相對粗糙度ddvvRe阻力僅是粘性阻力，僅與雷諾數(shù)有關，與粗糙阻力僅是粘性阻力，僅與雷諾數(shù)有關，與粗糙度無關。度無關。阻力來源既有粘性切應力，也有附加切應力，阻力來源既有粘性切應力，也有附加切應力，阻力不僅與阻力不僅與Re有關，也與有關，也與粗糙度粗糙度密切相關。密切相關。412、尼古拉茲實驗、尼古拉茲實驗1）人工粗糙管實驗）人工粗糙管實驗2）尼古拉茲曲線）尼古拉茲曲線人工粗糙度與實際粗糙度人工粗糙度與實際粗糙度abcefd4

20、2abcefd3、阻力分區(qū)討論、阻力分區(qū)討論（1）層流區(qū)）層流區(qū)（2）層、紊過渡區(qū)（臨界區(qū)）層、紊過渡區(qū)（臨界區(qū)）（3）紊流光滑區(qū)）紊流光滑區(qū)Re4000，紊流，紊流， 6種管流的實驗點均落在同一條直線上種管流的實驗點均落在同一條直線上（cd），阻力系數(shù)只與），阻力系數(shù)只與Re有關，與相對粗糙度無關。有關，與相對粗糙度無關。43abcefd（4）光、粗過渡區(qū)）光、粗過渡區(qū)（紊流過渡區(qū)）（紊流過渡區(qū)）（5）水力粗糙區(qū)）水力粗糙區(qū)（紊流粗糙區(qū)、阻力平方區(qū)）（紊流粗糙區(qū)、阻力平方區(qū)）gvdlhf22稱粗糙區(qū)為稱粗糙區(qū)為阻力平方區(qū)阻力平方區(qū)。 6種管流對應種管流對應6條不同斜率的實驗曲線（條不同斜率的

21、實驗曲線（cd與與ef間），阻間），阻力系數(shù)與雷諾數(shù)和相對粗糙度相關。力系數(shù)與雷諾數(shù)和相對粗糙度相關。 6種管流對應種管流對應6條不同水平曲線（條不同水平曲線（ef右側的水平右側的水平 線簇），線簇），表明該區(qū)阻力系數(shù)只與相對粗糙度相關，與表明該區(qū)阻力系數(shù)只與相對粗糙度相關，與Re無關。無關。444、阻力變化規(guī)律成因探討、阻力變化規(guī)律成因探討455、圓管紊流運動沿程阻力系數(shù)、圓管紊流運動沿程阻力系數(shù)半經(jīng)驗公式半經(jīng)驗公式（尼古拉茲公式尼古拉茲公式）1）湍流光滑區(qū)）湍流光滑區(qū)2）湍流粗糙區(qū)）湍流粗糙區(qū))51. 2Relg(2)Re51. 2lg(21)7 . 3lg(2)7 . 3lg(21dd4

22、6)7 .3Re51.2lg(21d紊流阻力系數(shù)的綜合公式，廣泛使用。紊流阻力系數(shù)的綜合公式，廣泛使用。二、工業(yè)管道、穆迪圖、巴爾公式二、工業(yè)管道、穆迪圖、巴爾公式1、工業(yè)管道與科列勃洛克、工業(yè)管道與科列勃洛克-懷特公式懷特公式討論討論472、穆迪圖穆迪圖工業(yè)管道阻力系數(shù)曲線圖工業(yè)管道阻力系數(shù)曲線圖簡便準確、廣泛使用簡便準確、廣泛使用 以以相對粗糙度相對粗糙度為參數(shù)，把為參數(shù)，把 作為作為Re的函數(shù)繪制。根據(jù)的函數(shù)繪制。根據(jù)相對粗糙度和相對粗糙度和Re可直接查出可直接查出 ，并確定相應的阻力區(qū)。，并確定相應的阻力區(qū)。48)7.3Re1286.5lg(2189.0d適用范圍同科氏公式，與之相比最

23、大誤差適用范圍同科氏公式，與之相比最大誤差1%左右，是左右，是 的的顯式顯式，計算簡單，便于編程。，計算簡單，便于編程。)7.3Re51.2lg(21d科列勃洛克科列勃洛克-懷特公式懷特公式 毛根海毛根海教授利用巴爾公式繪制的穆迪圖和傳統(tǒng)的穆迪教授利用巴爾公式繪制的穆迪圖和傳統(tǒng)的穆迪圖完全一致。圖完全一致。494、湍流阻力區(qū)的判別、湍流阻力區(qū)的判別-1)/10(Re4000 0008. 0/dandd-1.119)/576.12(Re4000 0008. 0/dd時，-1.119-1)/576.12(Re)/10( 0008. 0/ddd時，-1.119)/576.12(Red50一、非圓管的

24、有壓管流一、非圓管的有壓管流 圓管截面的特征長度是直徑圓管截面的特征長度是直徑de，非圓形截面的特征，非圓形截面的特征長度是水力半徑長度是水力半徑R，兩者的關系為：，兩者的關系為：gvdlhef22圓管gvRlhf242非圓管Rde4第第6節(jié)、非圓管紊流流動的沿程損失節(jié)、非圓管紊流流動的沿程損失非圓管紊流的非圓管紊流的 如何確定？如何確定？思考思考: 將管徑將管徑d用用4R置換，將置換，將圓管雷諾數(shù)圓管雷諾數(shù)用用非圓管雷諾數(shù)非圓管雷諾數(shù)的的4倍置換，那么用于圓管阻力系數(shù)確定的公式均可采用。倍置換，那么用于圓管阻力系數(shù)確定的公式均可采用。51Re),( df圓管圓管非圓管非圓管Re)4,4(Rf

25、gvdlhf22二、謝才公式二、謝才公式因為因為vAqRdv ; 4522221824AqRglgvRlhvf22KlqhvfgC82則有則有即即22RACK lhJf53RJCAJRACJKlhKqfv22RJCAqvv平均流速：平均流速：gC826/11RnC 粗糙率：衡量管壁粗糙影響的粗糙率：衡量管壁粗糙影響的綜合系數(shù)綜合系數(shù)54說明說明:討論討論1）當采用當量直徑計算非圓管道時，截面越接近圓形，）當采用當量直徑計算非圓管道時，截面越接近圓形，誤差越大還是越小誤差越大還是越小?為什么？為什么？gvRlgvdlhf2422255AR gvRlgvdlhf242221、水管長、水管長l=50

26、0m,管徑管徑d=0.4m,管壁粗糙突起管壁粗糙突起 =0.1mm,水溫水溫10 C，如果流量為，如果流量為qv=10 10-3m3/s，確定沿程損失。，確定沿程損失。56解：解： （1） 根據(jù)條件確定流速：根據(jù)條件確定流速：)/(3183. 04132smdqAqvVV注意單位?。?）判斷流態(tài)：）判斷流態(tài)：.,230048595Re為湍流vd10C：=1.3110-6m2/s（3）確定阻力系數(shù)（巴爾公式）：）確定阻力系數(shù)（巴爾公式）：基本思路：基本思路：判斷判斷流態(tài)流態(tài)確定阻確定阻力系數(shù)力系數(shù)確定確定阻力阻力57)7.3Re1286.5lg(2189.0d023.0（4）確定損失）確定損失3

27、0.022gvdlhf課后：比較其他條件不變時，課后：比較其他條件不變時，管徑增加管徑增加25% 時的損失情況。時的損失情況。58某廠改造了一段供水管道，管長某廠改造了一段供水管道，管長l=100m,管徑管徑d=0.4m,管壁管壁糙率糙率n=0.011, 沿程損失沿程損失0.4m，屬于粗糙區(qū)，通過的流量是，屬于粗糙區(qū)，通過的流量是否滿足設計的否滿足設計的0.15m3/s.)(126.04122mdAmdR1 . 04:圓管水力半徑)/(94.6112/16/1smRnC)/(156.03smRJACqV2）確定謝才系數(shù)）確定謝才系數(shù)（曼寧公式）（曼寧公式）3）確定流量（謝）確定流量（謝才公式）

28、：才公式）：滿足設計要求。滿足設計要求。59第七節(jié)、局部損失第七節(jié)、局部損失一、局部阻力、局部損失、局部阻礙一、局部阻力、局部損失、局部阻礙較短范圍內，由于流動的急劇調整而集中產(chǎn)生的阻力。較短范圍內，由于流動的急劇調整而集中產(chǎn)生的阻力。由于克服局部阻力造成的能量（水頭）損失。由于克服局部阻力造成的能量（水頭）損失。形成局部阻力、造成局部損失的部件或設備。形成局部阻力、造成局部損失的部件或設備。常見的局部阻礙常見的局部阻礙有哪些？有哪些？1、局部阻力、局部阻力2、局部損失、局部損失3、局部阻礙、局部阻礙60局部阻力、局部損失局部阻力、局部損失61原因原因1、*、漩渦加劇了流體的紊動，加大了能量損

29、失；、漩渦加劇了流體的紊動，加大了能量損失；*、漩渦去與主流不斷發(fā)生質量交換，漩渦運動質點被主、漩渦去與主流不斷發(fā)生質量交換，漩渦運動質點被主流帶到下游，加劇了下游一定范圍內主流的紊動強度；流帶到下游，加劇了下游一定范圍內主流的紊動強度；*、局部阻礙附近流速的分布重新調整，加大了流速梯度、局部阻礙附近流速的分布重新調整，加大了流速梯度和流層間的切應力；和流層間的切應力；*、渦區(qū)范圍越大、渦流強度越大，局部損失也越大。、渦區(qū)范圍越大、渦流強度越大，局部損失也越大。主流與邊壁分離，形成漩渦區(qū)。主流與邊壁分離，形成漩渦區(qū)。62*、二次流和主流疊加形成、二次流和主流疊加形成一對螺旋流一對螺旋流，加大彎

30、管的能量，加大彎管的能量損失。損失。原因原因2 、流動方向的變化形成二次流，造成一定能量損失、流動方向的變化形成二次流，造成一定能量損失*、二次流的消失較慢，影響范圍最大可達、二次流的消失較慢，影響范圍最大可達50倍倍管徑。管徑。63二、局部阻力系數(shù)及影響因素二、局部阻力系數(shù)及影響因素1、局部阻力一般公式、局部阻力一般公式2、影響因素、影響因素gvhj22局部損失系數(shù)局部損失系數(shù))(局部阻礙的形狀f與與Re有關嗎？有關嗎？64 取取1-1（壓強分布符合靜壓分布規(guī)（壓強分布符合靜壓分布規(guī)律），律），2-2為控制面，忽略管壁作用的為控制面，忽略管壁作用的切應力切應力:)()(1221vvqAApA

31、pApFv小大大小由動量定理：由動量定理：凸肩圓環(huán)上的壓力：P1=P)()(1221vvqppAv大)(121121vvqApApApApv小大大小2v2p1、突然擴大管、突然擴大管凸肩圓環(huán)65jhgvgpgvgp22222211所以所以)()(1221221vvvvvAqppv大gvvvgvvvgpp2222122212221即：即：gvvgpphj22221212v2p66jwhh gvvhj2)(221gvvgvvvhj2222222121222v2p小大大小或AAvvAAvv2112又又gvgvAAhj22)1 (211212大小gvgvAAhj22) 1(222222小大或或小大 分

32、別與突然擴大前、后分別與突然擴大前、后兩個斷面的平均流速對應。兩個斷面的平均流速對應。)1(2112AA2、突然漸縮管、突然漸縮管直角進口圓角進口外伸進口5 . 005. 011經(jīng)經(jīng)驗驗公公式：式：681、為什么、為什么Re可以判別流態(tài)？為什么用下臨界雷諾數(shù)而可以判別流態(tài)？為什么用下臨界雷諾數(shù)而不是上臨界雷諾數(shù)判別流態(tài)？不是上臨界雷諾數(shù)判別流態(tài)？2、紊流切應力和層流切應力有何不同？、紊流切應力和層流切應力有何不同？3、紊流阻力、紊流阻力分區(qū)成因分區(qū)成因？5、局部損失和沿程損失產(chǎn)生的機理有什么不同？、局部損失和沿程損失產(chǎn)生的機理有什么不同？4、粘性底層的特點以及對紊流流動的影響？、粘性底層的特點

33、以及對紊流流動的影響？思考思考69例：某細管粘度計原理如圖，已知細管直徑為例：某細管粘度計原理如圖，已知細管直徑為d=0.006m，測量，測量段長段長l=2m，測得某種油的流量為，測得某種油的流量為q=77x10-6m3/s，水銀壓差計的，水銀壓差計的液面差為液面差為h=0.3m，油的密度，油的密度 為為 =900kg/m3，確定，確定 油的運動粘油的運動粘度和動力粘度。度和動力粘度。hl細管粘度計細管粘度計解：解：mhgpgphpf23.43.0)190013600()1(2112列1-1、2-2兩段面的能量方程：fhgvgpzgvgpz2222222111選管軸所在平面為基準面選管軸所在平面為基準面設為層流：設為層流：70smdqvv/73.242gdlvgvdlvdgvdlf2642642Re64h222流速層流沿程阻力是雷諾數(shù)的函數(shù)：層流沿程阻力是雷諾數(shù)的函數(shù)：smlvgd/61054.864222splvgda32106