流體力學(xué)流動阻力和水頭損失課件

1、2022-3-24流動阻力和水頭損失1問題：理想液體和實際液體的區(qū)別？問題：理想液體和實際液體的區(qū)別？有無粘滯性是理想液體和實際液體的本質(zhì)區(qū)別。有無粘滯性是理想液體和實際液體的本質(zhì)區(qū)別。 粘滯性是液流產(chǎn)生水頭損失的決定因素。粘滯性是液流產(chǎn)生水頭損失的決定因素。4-1 水頭損失的物理概念及其分類水頭損失的物理概念及其分類 水頭損失：單位重量的液體自一斷面流至另一水頭損失：單位重量的液體自一斷面流至另一斷面所損失的機械能。斷面所損失的機械能。 一、分類：一、分類：根據(jù)流動邊界情況根據(jù)流動邊界情況 沿程水頭損失沿程水頭損失 局部水頭損失局部水頭損失 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失

2、2022-3-24流動阻力和水頭損失21、沿程水頭、沿程水頭(阻力阻力) 損失損失hf 定義：定義： 水頭損失水頭損失沿程均有沿程均有并隨沿程長度增加。主要并隨沿程長度增加。主要由于由于液體液體與與管壁管壁以及以及液體本身液體本身的的內(nèi)部摩擦內(nèi)部摩擦，使得液，使得液體體能量能量沿程降低。沿程降低。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失3特點：特點：1)沿程阻力均勻地分布在整個沿程阻力均勻地分布在整個均勻流均勻流流段上；流段上； 2)沿程阻力與管段的長度成正比。沿程阻力與管段的長度成正比。 u1u2abcdhf a-bhj bhj ahf b-ch

3、j chf c-du22/(2g)hw=hf+ hju12/(2g)第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失42、局部水頭（阻力）損失、局部水頭（阻力）損失hj 定義：定義：局部區(qū)域內(nèi)液體質(zhì)點由于局部區(qū)域內(nèi)液體質(zhì)點由于相對運動相對運動產(chǎn)生較大產(chǎn)生較大能量損失。能量損失。 特點：能損發(fā)生在流動特點：能損發(fā)生在流動邊界邊界有有急變急變的流域及其附近的流域及其附近第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失5常見的發(fā)生局部水頭損失區(qū)域常見的發(fā)生局部水頭損失區(qū)域 只要局部地區(qū)邊界的形狀或大小改變，液流內(nèi)部結(jié)構(gòu)就要急

4、劇調(diào)整，流速分布進行改組流線發(fā)生彎曲并產(chǎn)生旋渦，在這些局部地區(qū)就有局部水頭損失。 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失6(1) 液體具有粘滯性。 (2) 由于固體邊界的影響，液流內(nèi)部質(zhì)點之間 產(chǎn)生相 對運動。 液體具有粘滯性是主要的，起決定性作用。 液流產(chǎn)生水頭損失的兩個條件液流產(chǎn)生水頭損失的兩個條件 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失7式中： 代表該流段中各分段的沿程水頭損 失的總和； 代表該流段中各種局部水頭損失的 總和。jfwhhhfhjh 液流的總水頭損失液流的總水頭損失hw 第四章第

5、四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失8液流邊界幾何條件對水頭損失的影響液流邊界幾何條件對水頭損失的影響 1、液流邊界、液流邊界橫向輪廓橫向輪廓的形狀和大小對水頭損失的形狀和大小對水頭損失的影響的影響 可用過水?dāng)嗝娴乃σ貋肀碚?，如過水?dāng)嗝娴拿娣eA、濕周 及力半徑R等。 對圓管： 442dddAR第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失92、液流邊界縱向輪廓對水頭損失的影響、液流邊界縱向輪廓對水頭損失的影響 因邊界縱向輪廓的不同，可有兩種不同 形式的液流：均勻流與非均勻流 均 勻 流第四章第四章 流動阻力和

6、水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失10非均勻流 均勻流時無局部水頭損失，非均勻漸變流時局部水頭損失可忽略不計，非均勻急變流時兩種水頭損失都有。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失+hj2022-3-24流動阻力和水頭損失11二、水頭損失的計算公式二、水頭損失的計算公式沿程阻力損失的計算公式為沿程阻力損失的計算公式為: hf= (l/d)u2/(2g)局部局部阻力損失的計算公式為阻力損失的計算公式為: hj= u2/(2g) 上述公式是長期工程實踐經(jīng)驗的總結(jié)，把上述公式是長期工程實踐經(jīng)驗的總結(jié)，把能量能量損失損失的計算問題轉(zhuǎn)化為的計算問題轉(zhuǎn)化為求阻力系數(shù)

7、求阻力系數(shù)的問題。這兩系的問題。這兩系數(shù)必須數(shù)必須借助于典型實驗借助于典型實驗，用經(jīng)驗或半經(jīng)驗方法用經(jīng)驗或半經(jīng)驗方法求得求得第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失12hf與與hj的比較：的比較：相同：相同：都是由于液體在運動過程中克服阻力而引起都是由于液體在運動過程中克服阻力而引起不同：不同： 沿程阻力沿程阻力主要為主要為“摩擦阻力摩擦阻力” ； 局部阻力局部阻力主要是因為固體邊界形狀突然改變，主要是因為固體邊界形狀突然改變，從而引起水流從而引起水流內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受破壞，產(chǎn)生遭受破壞，產(chǎn)生漩渦漩渦，以及，以及局部阻力之后，水流還要局部阻力之后

8、，水流還要重新調(diào)整重新調(diào)整整體結(jié)構(gòu)以適應(yīng)整體結(jié)構(gòu)以適應(yīng)新的均勻流條件所造成的。新的均勻流條件所造成的。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失134-2 雷諾實驗雷諾實驗層流與紊流層流與紊流一、雷諾試驗一、雷諾試驗 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失14第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失15層流：層流：各層質(zhì)點互不摻混各層質(zhì)點互不摻混紊流：紊流：隨機脈動的流動隨機脈動的流動過渡流：過渡流：層流與紊流之間的層流與紊流之間的流動流動第四章第四章 流動

9、阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失16對于等徑管，由能量方程知計算公式為：對于等徑管，由能量方程知計算公式為：hf=(p1-p2 / 記錄層流與紊流情況下的平均流速記錄層流與紊流情況下的平均流速u與對應(yīng)與對應(yīng)的的hf，作作u-hf關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失17第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失vcvc2022-3-24流動阻力和水頭損失18線段AC及ED都是直線， 用 表示 即 層流時適用直線AC， ，即 m1。 紊流時適用直線DE， , m1.752。 lglgl

10、gmkhfmfkh0145)25631560(002第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失vcvc2022-3-24流動阻力和水頭損失19臨界速度：臨界速度：流態(tài)轉(zhuǎn)變時的速度。流態(tài)轉(zhuǎn)變時的速度。 下臨界速度：由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的速度下臨界速度：由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的速度vc 上臨界速度：由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r的速度上臨界速度：由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r的速度vc實驗證明，實驗證明， vc遠小于遠小于vc通過正反兩種實驗情況，雷諾得出如下結(jié)果：通過正反兩種實驗情況，雷諾得出如下結(jié)果： 當(dāng)當(dāng)v vc時，流體作紊流運動；時，流體作紊流運動； 當(dāng)當(dāng)v vc時，流體作層流運動；時，流體作層流運動； 當(dāng)當(dāng)v

11、c v ks時，管壁的時，管壁的絕對粗糙度絕對粗糙度完全淹沒在完全淹沒在粘性底層粘性底層中，它對紊流核心區(qū)幾乎沒有影響，這時的管道稱中，它對紊流核心區(qū)幾乎沒有影響，這時的管道稱水力光滑管水力光滑管；當(dāng)當(dāng) ks時，管壁的時，管壁的絕對粗糙度絕對粗糙度完全暴露在完全暴露在粘性底層粘性底層外，紊流核心的運動液體沖擊突起部分，不斷產(chǎn)生外，紊流核心的運動液體沖擊突起部分，不斷產(chǎn)生新的旋渦，加劇紊亂程度，增大能損。粗糙度的大新的旋渦，加劇紊亂程度，增大能損。粗糙度的大小對小對紊流特性直接產(chǎn)生影響，這時管道稱為紊流特性直接產(chǎn)生影響，這時管道稱為水力粗水力粗糙管糙管。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和

12、水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失58 當(dāng)當(dāng) 與與ks近似相等，凹凸不平部分近似相等，凹凸不平部分顯露顯露影響，但影響，但還還未未對紊流產(chǎn)生對紊流產(chǎn)生決定性決定性作用，介于兩種情況之間的作用，介于兩種情況之間的 過渡過渡狀態(tài)，有時也把它劃入狀態(tài)，有時也把它劃入水力粗糙管水力粗糙管的范疇。的范疇。 水力光滑和水力粗糙是水力光滑和水力粗糙是相對概念相對概念。因為流動情。因為流動情況改變，況改變，Re數(shù)也隨之變化，數(shù)也隨之變化， 便相應(yīng)變薄或變厚。它便相應(yīng)變薄或變厚。它與管壁的與管壁的幾何光滑幾何光滑和和幾何粗糙幾何粗糙是不同的。是不同的。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失

13、2022-3-24流動阻力和水頭損失59二、尼古拉茲實驗及沿程阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式二、尼古拉茲實驗及沿程阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式 實驗研究和分析表明實驗研究和分析表明 與管道與管道Re和管壁（和管壁（ks/d）有有關(guān)。關(guān)。 為了找出為了找出 =f(Re, ks/d)的內(nèi)在規(guī)律，的內(nèi)在規(guī)律，1933年尼古拉年尼古拉茲對六種在管道內(nèi)壁上涂有不同沙粒的人工管進行茲對六種在管道內(nèi)壁上涂有不同沙粒的人工管進行了了試驗，每種管都從試驗，每種管都從最低最低的雷諾數(shù)開始，直到的雷諾數(shù)開始，直到Re=105止。止。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失60以以 Re=ud

14、/ 為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo)，以，以 hf/(l/d)(u2/2g)為為縱坐縱坐標(biāo)標(biāo)，將實驗點標(biāo)在，將實驗點標(biāo)在雙對數(shù)坐標(biāo)雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，即為尼古拉茲紙上，即為尼古拉茲實驗曲線。實驗曲線。 尼古拉茲實驗曲線可分為五個阻力區(qū)域：尼古拉茲實驗曲線可分為五個阻力區(qū)域：1）層流區(qū)層流區(qū)當(dāng)當(dāng)Re2300時，不論時，不論(ks/d)為多少，為多少， 與與Re的關(guān)系為的關(guān)系為直線直線I ，與相對粗糙度無關(guān)。，與相對粗糙度無關(guān)。 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失61該直線的方程式為該直線的方程式為 64/Re的對數(shù)式。的對數(shù)式。可見理論分析得到的層流計算公式是正確

15、的?？梢娎碚摲治龅玫降膶恿饔嬎愎绞钦_的。層流的特征是層流的特征是粗糙度不影響粗糙度不影響 ，水頭損失正比于速水頭損失正比于速度的一次方度的一次方。即。即 hf= (64/Re) (l/d)u2/(2g) u2）層流向紊流過渡的過渡區(qū)（臨界區(qū)）層流向紊流過渡的過渡區(qū)（臨界區(qū)）當(dāng)當(dāng)2300 Re Re4000)此區(qū)特點：此區(qū)特點： 水頭損失正比于速度的水頭損失正比于速度的1.75次方。因為次方。因為2gudl Re0.316 h20.25f u1.75)51. 2Relg(21 （適用于全部光滑管紊流區(qū)（適用于全部光滑管紊流區(qū))（ 22.2(d/ks)8/7 Re4000)此區(qū)此區(qū) 亦采用尼古

16、拉茲光滑管半經(jīng)驗式：亦采用尼古拉茲光滑管半經(jīng)驗式：第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失652） 水力光滑區(qū)與粗糙區(qū)之間的水力光滑區(qū)與粗糙區(qū)之間的過渡區(qū)過渡區(qū)（過渡區(qū)）（過渡區(qū)）各種不同各種不同(ks/d)的管道實驗點均脫離直線的管道實驗點均脫離直線III。 既既與與Re有關(guān)有關(guān)，也與，也與(ks/d)有關(guān)有關(guān)。此時。此時 與與ks近似近似相等，開始相等，開始時時 還稍大于還稍大于ks 。后來。后來ks又稍大于又稍大于 。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失66 過渡區(qū)的前半部分與后半部分分別帶有

17、光滑管和過渡區(qū)的前半部分與后半部分分別帶有光滑管和粗糙管的特點。其粗糙管的特點。其 采用采用柯列布魯克柯列布魯克經(jīng)驗公式：經(jīng)驗公式：該公式不僅適用于該公式不僅適用于過渡區(qū)過渡區(qū)，而且適用于，而且適用于Re為為(4000 105)的的整個紊流整個紊流的的III、IV、V三個阻力區(qū)。是紊流沿三個阻力區(qū)。是紊流沿程阻力的程阻力的綜合綜合計算公式。計算公式。)kd.Relg(s7351221 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失67但此式較復(fù)雜，可采用其簡化形式，但此式較復(fù)雜，可采用其簡化形式，阿里特蘇里阿里特蘇里公公式：式：25068110.sRe)

18、/d/k(. 適用于適用于Re2300紊流各區(qū)紊流各區(qū)一般對一般對舊鋼管和舊鑄鐵管舊鋼管和舊鑄鐵管，常采用，常采用紊流過渡區(qū)紊流過渡區(qū)的的舍舍維列夫經(jīng)驗公式維列夫經(jīng)驗公式：30308670101790.)u.(d. u 1.2m/s第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失683）粗糙區(qū)（粗糙管紊流區(qū)）粗糙區(qū)（粗糙管紊流區(qū)） 隨著隨著 Re的進一步增大，超過虛線界后，進入粗的進一步增大，超過虛線界后，進入粗糙管紊流區(qū)糙管紊流區(qū)V，此時此時(ks/d)是決定是決定 值的唯一因素。值的唯一因素。 因為因為Re較高，較高，ks遠大于遠大于 ，粘性底層已不起

19、多大，粘性底層已不起多大作用，紊流特征幾乎遍及全管。作用，紊流特征幾乎遍及全管。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失69skd7 . 3lg21 其簡化形式為其簡化形式為希林松希林松粗糙區(qū)公式粗糙區(qū)公式，即，即25. 0s)dk(11. 0 此區(qū)此區(qū) 可采用尼古拉茲粗糙管經(jīng)驗公式，即可采用尼古拉茲粗糙管經(jīng)驗公式，即 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失 由于由于 與與Re無關(guān)，水頭損失將正比于流速的平方，無關(guān)，水頭損失將正比于流速的平方，故粗糙區(qū)又稱故粗糙區(qū)又稱阻力平方區(qū)阻力平方區(qū)。 2022-3-24流動阻力和水頭損失70 實際

20、計算中，對于一般實際計算中，對于一般舊鋼管和舊鑄鐵管舊鋼管和舊鑄鐵管，常，常采用采用粗糙區(qū)的舍維列夫經(jīng)驗公式粗糙區(qū)的舍維列夫經(jīng)驗公式： = 0.021 / d0. 3 (u 1.2 m/s)或采用或采用謝才公式謝才公式 u2 = C2RJ 由于由于J=hf/l，故故guRlguRlCgRCullJhf242222222即即 = 8g/C2 可見可見謝才公式與達西公式是一致的謝才公式與達西公式是一致的第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失71式中式中 n為反映壁面粗糙性質(zhì)，并與流動性質(zhì)無關(guān)的系為反映壁面粗糙性質(zhì)，并與流動性質(zhì)無關(guān)的系數(shù)，稱數(shù)，稱粗糙

21、系數(shù)粗糙系數(shù)。 1895年，愛爾蘭工程師曼寧提出計算年，愛爾蘭工程師曼寧提出計算謝才系數(shù)謝才系數(shù)的經(jīng)驗公式的經(jīng)驗公式：6/1Rn1C 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失72三、工業(yè)管道的實驗曲線三、工業(yè)管道的實驗曲線Moody圖圖 工業(yè)用各種工業(yè)用各種不同粗糙度不同粗糙度圓管圓管沿程阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)與與雷諾數(shù)雷諾數(shù)關(guān)系曲線圖關(guān)系曲線圖 2022-3-24流動阻力和水頭損失73 尼古拉茲曲線是通過采用尼古拉茲曲線是通過采用直徑一致直徑一致的的人工人工粗糙粗糙沙粒的粗糙管道實測的，紊流有明顯的沙粒的粗糙管道實測的，紊流有明顯的光滑光滑區(qū)；區(qū)；

22、 而工業(yè)管道則不可能制作粗糙度完全一致的管而工業(yè)管道則不可能制作粗糙度完全一致的管道。由于壁面的高低不一，紊流將道。由于壁面的高低不一，紊流將無明顯無明顯的的光滑區(qū)光滑區(qū)，而進入粗糙區(qū)；而進入粗糙區(qū)； 粗糙區(qū)時，人工或工業(yè)管道由于粗糙區(qū)時，人工或工業(yè)管道由于粗糙面粗糙面完全完全暴暴露在紊流露在紊流中，水頭損失的中，水頭損失的變化變化規(guī)律就規(guī)律就一致一致。 在在 相同的情況下，可用人工管道的相對粗糙相同的情況下，可用人工管道的相對粗糙度來表示工業(yè)管道的相對粗糙度度來表示工業(yè)管道的相對粗糙度當(dāng)量粗糙度當(dāng)量粗糙度。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失

23、74 莫迪莫迪圖比尼古拉茲實驗曲線更具圖比尼古拉茲實驗曲線更具可靠可靠性，所以性，所以從圖上從圖上查查 值要值要以以莫迪莫迪圖為準(zhǔn)圖為準(zhǔn)。例：某水管長例：某水管長L500m，直徑，直徑d=0.2m，管壁粗糙高管壁粗糙高度為度為0.1mm，如輸送流量如輸送流量Q=10L/s，水溫水溫10度，計算度，計算沿程水頭損失。沿程水頭損失。解：平均流速解：平均流速 u=Q/A=0.318m/s 水溫水溫100C的運動粘性系數(shù)的運動粘性系數(shù) =0.01310cm2/s由于由于Re=ud/=48595（2300105）故水流為紊流，且處于故水流為紊流，且處于紊流光滑區(qū)紊流光滑區(qū)?？刹捎谩？刹捎貌祭薏祭匏顾?/p>

24、公式求沿程阻力系數(shù)：公式求沿程阻力系數(shù)： 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失75 =0.316/ Re0.25 =0.316/485950.25 = 0.0213沿程水頭損失：沿程水頭損失： hf= (L/d)u2/(2g)=0.0213*(500/0.2) * 0.3182 /(2*9.8)=0.297m第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失76例例2：舊鑄鐵管舊鑄鐵管直徑直徑d=25cm，長長700m，通過流量為通過流量為56l/s，水溫度為水溫度為10度，求通過這段管道的水頭損失。度，求通

25、過這段管道的水頭損失。解：管道的平均流速：解：管道的平均流速：u=Q/A=1.14m/s 由于由于u1.2m/s，可采用舊鑄鐵管計算阻力系數(shù)的可采用舊鑄鐵管計算阻力系數(shù)的舍維列夫公式，即舍維列夫公式，即3 . 03 . 0)u867. 01 (d0179. 0= 0.032沿程水頭損失：沿程水頭損失： hf= (L/d)u2/(2g)=0.032*(700/0.25) 1.142 /(2*9.8)=5.94m第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失774-7局部水頭損失局部水頭損失 當(dāng)流動斷面發(fā)生當(dāng)流動斷面發(fā)生突變突變（突然擴大或縮小、轉(zhuǎn)彎、（突然

26、擴大或縮小、轉(zhuǎn)彎、分叉等），液體產(chǎn)生分叉等），液體產(chǎn)生渦流渦流、變形變形。由此產(chǎn)生的能損，。由此產(chǎn)生的能損，稱為局部能損。稱為局部能損。 局部能損的種類很多，概括起來可分為局部能損的種類很多，概括起來可分為1）渦流渦流損失；損失；2）加速加速損失；損失；3）轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向損失；損失；4）撞擊撞擊損失。損失。 由于局部能損的計算還不能從理論上根本解決，由于局部能損的計算還不能從理論上根本解決，一般需一般需借助于實驗借助于實驗來得到經(jīng)驗公式或系數(shù)。來得到經(jīng)驗公式或系數(shù)。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失78第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭

27、損失2022-3-24流動阻力和水頭損失79一、局部水頭損失的一般分析一、局部水頭損失的一般分析 局部水頭損失的計算公式為局部水頭損失的計算公式為 hj= u2/(2g) 大量實驗表明，大量實驗表明， 與與雷諾雷諾數(shù)和數(shù)和突變突變形式有關(guān)。但形式有關(guān)。但在實際流動中，由于局部突變處在實際流動中，由于局部突變處漩渦漩渦的干擾，致使流的干擾，致使流動在動在較小的較小的Re數(shù)數(shù)下已進入下已進入阻力平方區(qū)阻力平方區(qū)。故一般情況。故一般情況下，下， 只取決于局部只取決于局部突變突變的形式，與的形式，與Re數(shù)無關(guān)。數(shù)無關(guān)。第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損

28、失80二、幾種典型的局部損失系數(shù)二、幾種典型的局部損失系數(shù)1、突然擴大管、突然擴大管22p2p1u2u1G00z1z211A1A2 由于由于1-1、2-2兩漸變流斷面兩漸變流斷面距離小距離小，故可忽略其，故可忽略其hf ，列能，列能量方程：量方程：)g2upz()g2upz(h22222111j pp第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失81 對對1-1、2-2兩斷面間液體列動量方程：兩斷面間液體列動量方程： p1A1-p2A2+p(A2-A1)+Gcos = Q(u2-u1)又又 Gcos = gA2 (z1-z2)；實驗證明實驗證明 p=p1

29、 故故g)uu(u)pz()pz(1222211 由此由此g2)uu(g2uug)uu(uh2122221122j 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失82應(yīng)用連續(xù)方程應(yīng)用連續(xù)方程 u2=(A1/A2) u1 或或u1=(A2/A1) u2代入得代入得 配合與121121221jug2ug2u)AA1(h 配合與222222212ju g2ug2u)AA1 (h 注意：注意：局部局部阻力系數(shù)是對應(yīng)于阻力系數(shù)是對應(yīng)于斷面流速斷面流速的，同的，同一局部形式，由于所取的一局部形式，由于所取的斷面流速斷面流速不同，其對應(yīng)的不同，其對應(yīng)的損失系數(shù)損失系數(shù)

30、也不同。也不同。 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失83當(dāng)液體在當(dāng)液體在淹沒出流淹沒出流情況下，即為情況下，即為突擴突擴，且是突擴特，且是突擴特例，即例，即A1/A2 0， 1=1，一般稱之為管道出口水頭一般稱之為管道出口水頭損失系數(shù)。損失系數(shù)。管道和明渠常用的一些局部水頭損失系數(shù)可查閱相管道和明渠常用的一些局部水頭損失系數(shù)可查閱相關(guān)的資料手冊。關(guān)的資料手冊。2、突然縮小管道、突然縮小管道 突然縮小管的局部水頭損失取決于突然縮小管的局部水頭損失取決于面積收縮面積收縮比。比。根據(jù)大量實驗結(jié)果，其損失系數(shù)可按下列經(jīng)驗公式：根據(jù)大量實驗結(jié)果，其損失

31、系數(shù)可按下列經(jīng)驗公式：第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失843、其它局部水頭損失、其它局部水頭損失參閱書本參閱書本P68頁。頁。 當(dāng)液體從很大容器流入管道，當(dāng)液體從很大容器流入管道，A2/A1 0， 2=0.5，一般稱之為管道進出口水頭損失系數(shù)。一般稱之為管道進出口水頭損失系數(shù)。 配合與22222212jug2ug2u)AA1(5 . 0h 第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水頭損失854-8 水頭損失疊加原則水頭損失疊加原則 上述局部阻力損失系數(shù)多是在不受其它干擾上述局部阻力損失系數(shù)多是在不受其它干擾的孤立情況下測定的，如果有的孤立情況下測定的，如果有幾個局部阻力幾個局部阻力互相互相靠近，彼此干擾，此時需將管路上所有沿程損失靠近，彼此干擾，此時需將管路上所有沿程損失與局部損失按與局部損失按算術(shù)加法求和算術(shù)加法求和計算，這就是計算，這就是水頭損水頭損失失的的疊加疊加原則。原則。 2gu )2 dl(hw第四章第四章 流動阻力和水頭損失流動阻力和水頭損失2022-3-24流動阻力和水