第4章流動(dòng)狀態(tài)與能量損失

1、第第4 4章章 流動(dòng)狀態(tài)及能量損失流動(dòng)狀態(tài)及能量損失 實(shí)際粘性流體流動(dòng)時(shí)呈兩種不同的流動(dòng)形態(tài)：層流流動(dòng)、湍流實(shí)際粘性流體流動(dòng)時(shí)呈兩種不同的流動(dòng)形態(tài)：層流流動(dòng)、湍流流動(dòng)。流動(dòng)。 流動(dòng)過程中產(chǎn)生流動(dòng)阻力。流動(dòng)過程中產(chǎn)生流動(dòng)阻力。流動(dòng)阻力造成能量損失：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能而散失。流動(dòng)阻力造成能量損失：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能而散失。單位質(zhì)量流體的能量損失稱水頭損失：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體的能量損失稱水頭損失：h hW W單位體積時(shí)稱壓力損失：?jiǎn)挝惑w積時(shí)稱壓力損失：P P= =h hW W 本章主要講兩種流動(dòng)形態(tài)，以及在兩種流動(dòng)方式下的能量損失本章主要講兩種流動(dòng)形態(tài)，以及在兩種流動(dòng)方式下的能量損失及其計(jì)算。及其計(jì)算。32m

2、mNmNkgmkgm第第4章章 流動(dòng)狀態(tài)及能量損失流動(dòng)狀態(tài)及能量損失層流流動(dòng)、湍流流動(dòng)層流流動(dòng)、湍流流動(dòng) 晉朝王羲之(321379)名作蘭亭序中 有“清流激湍”的佳句； 宋代范成大(12261193)的五言古詩(shī)中 有“峽江饒暗石，水狀日千變；不愁灘攏來(lái)，但畏汾淖見” 辭源解釋“汾淖” 是大旋渦。 “烏云被狂風(fēng)卷散撕裂，沙粒從海灘上揚(yáng)起，樹木彎下了腰”。 如果用近代湍流語(yǔ)言表達(dá)的話，就是 “烏云的運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的不規(guī)則的，湍流渦旋的尺度在不斷地降級(jí)，海灘上沙粒被夾帶著運(yùn)動(dòng)，樹木受到地面附近強(qiáng)大的湍流剪切而彎折”(陳景仁，1989)。4.1.1 4.1.1 雷諾試驗(yàn)雷諾試驗(yàn)流體力學(xué)最經(jīng)典的試驗(yàn)流體力學(xué)

3、最經(jīng)典的試驗(yàn)三種狀態(tài)：三種狀態(tài)：層流、過渡狀態(tài)、湍流層流、過渡狀態(tài)、湍流。 4.1 4.1 流動(dòng)形態(tài)及阻力分類流動(dòng)形態(tài)及阻力分類雷諾試驗(yàn)雷諾試驗(yàn)層流、過渡狀態(tài)及湍流層流、過渡狀態(tài)及湍流 層流（流線型流）：流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上分層流動(dòng)，各層互層流（流線型流）：流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上分層流動(dòng)，各層互不干擾和滲混，流線呈平行狀態(tài)。不干擾和滲混，流線呈平行狀態(tài)。形成層流的條件：形成層流的條件：u u小，小，大。大。 湍流：流體流動(dòng)時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)作無(wú)規(guī)則復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，互相干擾地運(yùn)湍流：流體流動(dòng)時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)作無(wú)規(guī)則復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，互相干擾地運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。4.1.2 4.1.2 流動(dòng)狀態(tài)判別準(zhǔn)則流動(dòng)狀態(tài)判別準(zhǔn)則雷諾數(shù)雷諾數(shù) 試驗(yàn)

4、發(fā)現(xiàn)：慣性力和粘性力的大小和比值直接影響流動(dòng)形態(tài)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：慣性力和粘性力的大小和比值直接影響流動(dòng)形態(tài)。 比值越大（慣性力越大）越趨向湍流，比值越大（慣性力越大）越趨向湍流， 小小小小層流。層流。 影響因素：影響因素：u u，d d， 4.1 4.1 流動(dòng)形態(tài)及阻力分類流動(dòng)形態(tài)及阻力分類 用流動(dòng)過程的物理量表示這個(gè)關(guān)系，表示這個(gè)關(guān)系的數(shù)群稱用流動(dòng)過程的物理量表示這個(gè)關(guān)系，表示這個(gè)關(guān)系的數(shù)群稱雷雷諾數(shù)諾數(shù)。 ) 1 . 4(Re粘性力慣性力dvdvCC;管內(nèi)平均流速vd d 管內(nèi)徑。管內(nèi)徑。 管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)判別：管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)判別： 式中式中中間過渡中間過渡 上臨界雷諾數(shù)上臨界雷諾數(shù) ： 時(shí)時(shí)湍流湍

5、流 ReReCReC下臨界雷諾數(shù)下臨界雷諾數(shù) ： 時(shí)層流時(shí)層流CReReCRe4.1 4.1 流動(dòng)形態(tài)及阻力分類流動(dòng)形態(tài)及阻力分類管內(nèi)徑管內(nèi)徑d d圓形過水?dāng)嗝娴奶卣鏖L(zhǎng)度。圓形過水?dāng)嗝娴奶卣鏖L(zhǎng)度。 非圓形時(shí)，用水力半徑非圓形時(shí)，用水力半徑R R作固體的特征長(zhǎng)度作固體的特征長(zhǎng)度 xvAvRRe A A過水?dāng)嗝娣e；過水?dāng)嗝娣e；對(duì)明渠：對(duì)明渠： 300Re C對(duì)光滑圓管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)對(duì)光滑圓管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng): :.13000Re;2320ReCC隨體系不同而變：隨管內(nèi)壁粗糙度隨體系不同而變：隨管內(nèi)壁粗糙度，起始擾動(dòng)而變。，起始擾動(dòng)而變。 CRexAR 水力半徑式中式中x x潤(rùn)濕周長(zhǎng)。潤(rùn)濕周長(zhǎng)。4.1 4.1

6、 流動(dòng)形態(tài)及阻力分類流動(dòng)形態(tài)及阻力分類 流體流體繞過固體流動(dòng)繞過固體流動(dòng)時(shí)，也出現(xiàn)層狀繞流和紊亂繞流：時(shí)，也出現(xiàn)層狀繞流和紊亂繞流： vLRe式中式中 v v主流體繞流速度；主流體繞流速度；蠕流：蠕流：Re=1Re=1。 這一判別數(shù)據(jù)對(duì)選礦、水力運(yùn)輸?shù)裙こ逃?jì)算很有用。這一判別數(shù)據(jù)對(duì)選礦、水力運(yùn)輸?shù)裙こ逃?jì)算很有用。 L L固體特征長(zhǎng)度固體特征長(zhǎng)度. .對(duì)球體為對(duì)球體為d,d,對(duì)平板為對(duì)平板為L(zhǎng) L。4.1 4.1 流動(dòng)形態(tài)及阻力分類流動(dòng)形態(tài)及阻力分類4.1.3 4.1.3 能量損失的兩種形式能量損失的兩種形式 流體流動(dòng)時(shí)流動(dòng)阻力與能量損失可分為：流體流動(dòng)時(shí)流動(dòng)阻力與能量損失可分為： 1 1、沿程

7、阻力沿程阻力沿流動(dòng)路程上各流體層之間的內(nèi)摩擦阻力。沿流動(dòng)路程上各流體層之間的內(nèi)摩擦阻力。 層流層流粘性摩擦。粘性摩擦。 湍流湍流流體微團(tuán)的遷移和脈動(dòng)。流體微團(tuán)的遷移和脈動(dòng)。 2 2、局部阻力局部阻力局部障礙產(chǎn)生的阻力。局部障礙產(chǎn)生的阻力。流道彎曲、截面改變、閥門等。流道彎曲、截面改變、閥門等。 沿程水頭損失沿程水頭損失 h hl l局部水頭損失局部水頭損失 h hr r3 3、總能量損失總能量損失總水頭損失總水頭損失rlWhhh總壓強(qiáng)損失總壓強(qiáng)損失)(rlWhhhp4.1 4.1 流動(dòng)形態(tài)及阻力分類流動(dòng)形態(tài)及阻力分類4.2.1 4.2.1 速度分布速度分布取一半徑為取一半徑為r r，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)

8、度為l l 的圓柱形流體段，如下圖所示：的圓柱形流體段，如下圖所示：p1p2lrr0u圓管層流示意圖圓管層流示意圖4.2 4.2 流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體段沿管軸等速運(yùn)動(dòng)，則流體段沿管軸方向滿足力平衡條件流體段沿管軸等速運(yùn)動(dòng)，則流體段沿管軸方向滿足力平衡條件, ,即即rlPPr2)(212式中式中 p1、p2流體段兩端面上的壓力流體段兩端面上的壓力; ;圓柱側(cè)表面上的切應(yīng)力圓柱側(cè)表面上的切應(yīng)力對(duì)上式分離變量后積分，得：對(duì)上式分離變量后積分，得：drdurlpr22rdrlpdu2crlpu24利用邊界條件利用邊界條件r=rr=r0 0時(shí)，時(shí)，u=0,u=0,代入上式得代

9、入上式得)7 . 4()(4220rrlpu （4.74.7）式即為管中層流有效斷面上的速度分布公式，呈拋物線）式即為管中層流有效斷面上的速度分布公式，呈拋物線型分布。型分布。4.2 4.2 流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)最大流速最大流速: :)8 . 4(164220maxdlprlpur=0 r=0 時(shí)時(shí)4.2.2 4.2.2 流量計(jì)算流量計(jì)算 按照平均流速定義按照平均流速定義)18. 3(AAdAudAv:,)18. 3(4220220得式代入將AfrdArrlhurdrdA)12. 4()11. 4(218max20urlpvr r0 0drdrr r環(huán)形面積環(huán)形面積4.

10、2 4.2 流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng) 測(cè)出管軸上測(cè)出管軸上( (r=0)r=0)的速度的速度u uu umaxmax , , 代入（代入（4 4.12.12）式即可求得管）式即可求得管內(nèi)平均速度內(nèi)平均速度. .進(jìn)一步可得進(jìn)一步可得管中層流流量管中層流流量公式公式 )10. 4()9 . 4(d1288402020lprrlpvAQ4.2.3 4.2.3 沿程損失沿程損失式（式（4.114.11）vdlp232引進(jìn)雷諾數(shù)引進(jìn)雷諾數(shù),Revd上式可改寫為上式可改寫為2Re64642vdldlvdlp4.2 4.2 流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)可得：令,Re64)

11、14. 4(22udlp)15. 4(22gudlgpphf或式中式中 h hf f沿程損失水頭，米流體柱沿程損失水頭，米流體柱p p沿程壓力損失：沿程壓力損失：N/mN/m2 2沿程阻力系數(shù)或摩阻系數(shù)。沿程阻力系數(shù)或摩阻系數(shù)。沿程損失的功率：沿程損失的功率： )114(12832422dlQvgdlgQhQNff.fN即所以，通過加熱降低所以，通過加熱降低，可以減小功率損失?？梢詼p小功率損失。 )114(1281284128443232424242222sNmdlQQdlQdvdlQddvdlQvgdlgQ4.2 4.2 流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)邊界層概念邊界層概念xyy

12、xvyxvyxv0v0v0v0v0v層流區(qū)層流區(qū)過渡區(qū)過渡區(qū)湍流區(qū)湍流區(qū)層流底層層流底層湍流核心湍流核心邊界層邊界層xv0vxv邊界層邊界層當(dāng)流體流過固體表面時(shí)，由流體的粘性作用，在表面上當(dāng)流體流過固體表面時(shí)，由流體的粘性作用，在表面上 呈現(xiàn)出具有速度差異（滑差速度）的流體薄層。呈現(xiàn)出具有速度差異（滑差速度）的流體薄層。4.2 4.2 流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)邊界層特點(diǎn)邊界層特點(diǎn)（1）通常為一流體薄層，層內(nèi)存在大的速度梯度，流動(dòng)沿程阻力）通常為一流體薄層，層內(nèi)存在大的速度梯度，流動(dòng)沿程阻力 主要集中在邊界層中；主要集中在邊界層中；（2）邊界層厚度）邊界層厚度通常為通常為v

13、vx x=0.99v=0.99v0 0處；處；（3）邊界層厚度）邊界層厚度隨流體流入深度的增加而增加；隨流體流入深度的增加而增加；（4）存在層流和湍流兩種邊界層。湍流邊界層包括湍流核心、過渡）存在層流和湍流兩種邊界層。湍流邊界層包括湍流核心、過渡 區(qū)和層流底層三部分。區(qū)和層流底層三部分。層流管流邊界層層流管流邊界層湍流管流邊界層湍流管流邊界層4.2 4.2 流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)4.2.4 4.2.4 層流起始段層流起始段層流起始段：層流穩(wěn)定之前的一段。層流起始段：層流穩(wěn)定之前的一段。圓管層流的速度發(fā)展圓管層流的速度發(fā)展起始段總水頭損失：起始段總水頭損失：)21. 4(2

14、)(gvdlhelgv22）或2.73 . 22 . 2(式中式中附加損失附加損失層流起始段長(zhǎng)度：層流起始段長(zhǎng)度：)17. 4(Re065. 0dle(4.18)150del或?qū)﹂L(zhǎng)管，起始段影響可以忽略。對(duì)長(zhǎng)管，起始段影響可以忽略。4.2 4.2 流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)流體在園管中的層流運(yùn)動(dòng)ABo某一假想流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)行軌跡某一假想流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)行軌跡uuut t 在空間任一點(diǎn)上，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的大小、方向隨時(shí)間在空間任一點(diǎn)上，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的大小、方向隨時(shí)間改變，圍繞某一平均值而上下變化。改變，圍繞某一平均值而上下變化。 1 1、湍流的脈動(dòng)現(xiàn)象湍流的脈動(dòng)現(xiàn)象2 2、速度的時(shí)均化原則及時(shí)均速度

15、、速度的時(shí)均化原則及時(shí)均速度 速度時(shí)均化原則速度時(shí)均化原則在時(shí)間在時(shí)間T T內(nèi)，以平均值的速度流經(jīng)有效斷內(nèi)，以平均值的速度流經(jīng)有效斷面面AA的流體體積，應(yīng)等于時(shí)間的流體體積，應(yīng)等于時(shí)間T T內(nèi)以實(shí)際速度流經(jīng)內(nèi)以實(shí)際速度流經(jīng)AA的流體體積。的流體體積。Tdt4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng) 4.3.1 4.3.1 湍流及湍流邊界層湍流及湍流邊界層 時(shí)均速度時(shí)均速度 ： TudtTu01瞬時(shí)（真實(shí)）速度：瞬時(shí)（真實(shí)）速度： )23. 4(uuu脈動(dòng)速度（附加速度）：脈動(dòng)速度（附加速度）： uuu類似的：類似的： TpdtTp01ppp注：脈動(dòng)速度引起附加阻力。注：脈動(dòng)速度引起附加阻

16、力。 4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng)4.3.2 4.3.2 湍流邊界層湍流邊界層 湍流邊界層湍流邊界層入口處，邊界層很薄，邊界層內(nèi)是層流流動(dòng)；入口處，邊界層很薄，邊界層內(nèi)是層流流動(dòng)；進(jìn)入管內(nèi)一段距離（進(jìn)入管內(nèi)一段距離（l=25-40d)l=25-40d)后，成為湍流邊界層。后，成為湍流邊界層。 層流底層層流底層與層流相似，在貼近壁面處仍有一薄層處于層流與層流相似，在貼近壁面處仍有一薄層處于層流狀態(tài)。如下圖所示。狀態(tài)。如下圖所示。層流底層厚度：層流底層厚度：)25. 4(Re8 .32d式中式中 d d管徑；管徑； 湍流運(yùn)動(dòng)沿程阻力系數(shù)。湍流運(yùn)動(dòng)沿程阻力系數(shù)。 注：層流邊界層的

17、作用注：層流邊界層的作用4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng)湍流邊界層湍流邊界層4.3.3 4.3.3 水力光滑管和水力粗糙管水力光滑管和水力粗糙管 絕對(duì)粗糙度：絕對(duì)粗糙度：層流邊界層：層流邊界層：水力光滑管：水力光滑管：，對(duì)流動(dòng)影響小，類似完全光滑管。對(duì)流動(dòng)影響小，類似完全光滑管。水力粗糙管：水力粗糙管：，對(duì)流動(dòng)影響大，消耗能量。對(duì)流動(dòng)影響大，消耗能量。( (1) ReRe相同時(shí)，相同時(shí)，相同；但相同；但不同時(shí)，流動(dòng)阻力不同。不同時(shí)，流動(dòng)阻力不同。 (2)同一管路的同一管路的相同；但相同；但ReRe不同時(shí)，即不同時(shí)，即不同，阻力不同。不同，阻力不同。 水力光滑管水力光滑管水力粗糙

18、管水力粗糙管水利光滑管和水力粗糙管水利光滑管和水力粗糙管4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng)4.3.4 圓管中的湍流流動(dòng) 湍流脈動(dòng)的特征:vxvyv一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑xy(a)tvxvxvxxv(b)011)(11:0000 xxxxxxxxxvdtvdtvdtvvdtvvvvvx脈動(dòng)速度時(shí)均速度瞬時(shí)速度 1.湍流附加切應(yīng)力: 因脈動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)流徑dA的 x方向動(dòng)量:附粘壓強(qiáng)同理均值為即脈動(dòng)速度對(duì)時(shí)間的平可見PPPdtvx00:0dAvvdvvdAdAvdvdvdAvdAvvdAvvdAvvvvdAvyxyxxyxyyxyxyxxxy0)(11)(1)(000動(dòng)量平均值動(dòng)量速度

19、質(zhì)量dAx即由于湍流運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)量傳輸在dA面上產(chǎn)生了一縱向作用力vxvydAyyxyxyyyxvvvvxvxvvv為負(fù)值故始終有方向運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于沿正使下層速度上升當(dāng)方向脈動(dòng)可視作負(fù)方向流速降低將使即由下層向上層流動(dòng)當(dāng)湍流附加切應(yīng)力符號(hào)與之相應(yīng)的切應(yīng)力,0,x,0:xy湍流中的總摩擦應(yīng)力=粘性切應(yīng)力+附加切應(yīng)力粘性切應(yīng)力可忽略上升湍流總附粘總,Re,)()()(eff2dydvvvdydvdydvdydvdydvlvvdydvxyxxxxxyxx 普朗特混合長(zhǎng)半經(jīng)驗(yàn)理論: 混合長(zhǎng)度: ldydvdydvldydvlvvlcldydvclvvldydvvvvvldydvvvldydvvxxxyx

20、xyxxyxyxxxyxx222222222)(,)(,)(. 2. 1:則令即假定xyyy+ly-l普朗特混合長(zhǎng)假論vxldydvvxxl 湍流速度分布5 . 5lg75. 5,ln1:)(. 2, 0. 1:*102200yvvvcykvvyvvdydvkydydvdydvlvllyvvkylxxxxxxeyx對(duì)數(shù)速度分布式最后推證紊流情況下積分依具有速度的因次切應(yīng)力當(dāng)量令一待定的實(shí)驗(yàn)常數(shù)也上升的上升隨壁面假設(shè)湍流邊界層湍流邊界層五五. .湍流沿程損失的基本關(guān)系式湍流沿程損失的基本關(guān)系式 壓力損失壓力損失p p與與v v平均平均，d d，l l，有關(guān)。有關(guān)。1 1、圓管湍流沿程損失：、圓管

21、湍流沿程損失： 由量綱分析法可得（過程略）由量綱分析法可得（過程略）)26. 4(22vdlp)27. 4(2:2gvdlhf或)28. 4(Re,d.Re64為相對(duì)粗糙度其中不同與層流時(shí)d4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng)2 2、非圓形管道沿程損失：、非圓形管道沿程損失： 圓形管特征長(zhǎng)度圓形管特征長(zhǎng)度d d， 非圓形管特征長(zhǎng)度非圓形管特征長(zhǎng)度R R，若用當(dāng)量直徑表示，則有且若用當(dāng)量直徑表示，則有且d d當(dāng)當(dāng)= =4 4R R )29. 4(242gvRlhf4.3.5 4.3.5 沿程阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)的確定的確定 湍流沿程阻力系數(shù)湍流沿程阻力系數(shù) )28. 4(Re,d解析

22、式很難推導(dǎo)出來(lái)，一般用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定解析式很難推導(dǎo)出來(lái)，一般用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定尼古拉茨實(shí)驗(yàn)。尼古拉茨實(shí)驗(yàn)。 4222drrrlAR1、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng)方法：人為制造六種不同方法：人為制造六種不同 的管子，改變流體的的管子，改變流體的ReRe數(shù)測(cè)阻力系數(shù)數(shù)測(cè)阻力系數(shù)r4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：對(duì)不同的相對(duì)粗糙度實(shí)驗(yàn)：對(duì)不同的相對(duì)粗糙度 ，不同的雷諾數(shù)，測(cè)阻力系數(shù)，不同的雷諾數(shù)，測(cè)阻力系數(shù)。 r尼古拉茨實(shí)驗(yàn)圖尼古拉茨實(shí)驗(yàn)圖區(qū)：過渡區(qū)區(qū)：過渡區(qū)，23202320Re4000Re4000，急劇升高，無(wú)規(guī)律。用急劇升高，無(wú)規(guī)律。

23、用區(qū)的水區(qū)的水 力光滑管計(jì)算。力光滑管計(jì)算。 4000 4000Re100000Re100000：布拉休斯公式：布拉休斯公式： )30. 4(Re3164. 04 10 105 5 Re10Re106 6：尼古拉茨公式：尼古拉茨公式： 0.0032+0.0221Re0.0032+0.0221Re-0.237-0.237 (4.31) (4.31)區(qū)：層流區(qū)區(qū)：層流區(qū)，Re2320Re2320， 對(duì)阻力無(wú)影響，對(duì)阻力無(wú)影響，r.Re64更通用的公式是：更通用的公式是：)32. 4(8 . 0)lg(Re21區(qū)：水力光滑管區(qū)：區(qū)：水力光滑管區(qū)： 788 .59Re4000r無(wú)關(guān)。與，r4.3 4.

24、3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng) 區(qū)：水力光滑管區(qū)：水力光滑管粗糙管的過渡區(qū)：粗糙管的過渡區(qū)： ,2 .191Re96.2678dd:Re有關(guān)、與r)33. 4(Relg42. 12d計(jì)算后要驗(yàn)證計(jì)算后要驗(yàn)證ReRe的范圍。的范圍。 區(qū)：水力粗糙管區(qū)：區(qū)：水力粗糙管區(qū)： d2 .191Re，又稱完全粗糙區(qū)、阻力，又稱完全粗糙區(qū)、阻力平方區(qū)，與平方區(qū)，與ReRe無(wú)關(guān)無(wú)關(guān). .尼古拉茨公式：尼古拉茨公式： )34. 4(lg214. 112d4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng)2 2、莫迪圖、莫迪圖)53 . 4(lg274. 112d或當(dāng)量粗糙度當(dāng)量粗糙度表表4.1 4.1 （實(shí)

25、驗(yàn)和計(jì)算確定的當(dāng)量粗糙度）（實(shí)驗(yàn)和計(jì)算確定的當(dāng)量粗糙度）莫迪圖莫迪圖圖圖4-94-9（工業(yè)用管）（工業(yè)用管）4.3 4.3 園管中的湍流運(yùn)動(dòng)園管中的湍流運(yùn)動(dòng) 實(shí)際流道中有各種接頭、閥門等局部障礙，產(chǎn)生阻力，產(chǎn)生流實(shí)際流道中有各種接頭、閥門等局部障礙，產(chǎn)生阻力，產(chǎn)生流動(dòng)損失。局部阻力一般通過實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。動(dòng)損失。局部阻力一般通過實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。( (具體內(nèi)容自己看具體內(nèi)容自己看) )4.4 4.4 局部阻力局部阻力1 1、流動(dòng)形態(tài)、流動(dòng)形態(tài) 三種狀態(tài)：層流、過渡狀態(tài)、湍流三種狀態(tài)：層流、過渡狀態(tài)、湍流形成層流的條件、邊界層、管內(nèi)層流流動(dòng)特征形成層流的條件、邊界層、管內(nèi)層流流動(dòng)特征 湍流、邊界層、管內(nèi)湍流流動(dòng)特征湍流、邊界層、管內(nèi)湍流流動(dòng)特征2 2、雷諾數(shù)、雷諾數(shù) 粘性力慣性力vDDvRe 管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)判別：下臨界雷諾數(shù)管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)判別：下臨界雷諾數(shù)ReRecrcr、上臨界雷諾數(shù)上臨界雷諾數(shù) 流體繞過固體流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)流體繞過固體流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)vLReRecr學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)4、流