第4章 流动阻力和能量损失

流体力学基础 流动阻力和能量损失

第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础

第4章 流动阻力和能量损失Chapter4 flow drag and energy loss 流动阻力：切应力、摩擦力、粘滞力、惯性力。 流动阻力：切应力、摩擦力、粘滞力、惯性力。 能量损失：水头损失、压力损失→ 能量损失：水头损失、压力损失→热能 本章内容 1. 沿程损失和局部损失 2. 流体的两种流态 3. 圆管中的层流运动 4. 紊流运动的特征和紊流阻力 5. 尼古拉兹实验 6. 工业管道紊流阻力系数的计算公式 7. 非圆管的沿程损失 8. 管道流动的局部损失 9. 减小阻力的措施

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.1 沿程损失和局部损失1. 沿程阻力和沿程损失 沿程阻力：粘性流体运动时， 沿程阻力：粘性流体运动时，由于流体的粘性形成阻碍流 体运动的力。 体运动的力。 沿程损失(长度损失 流体克服沿程阻力所消耗机械能。 长度损失): 沿程损失(长度损失):流体克服沿程阻力所消耗机械能。 沿程水头损失：单位重量流体的沿程损失。 沿程水头损失：单位重量流体的沿程损失。

hf = λ

υ2 ld 2g

pf = λ

ρυ 2 ld 2

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.1 沿程损失和局部损失1. 沿程阻力和沿程损失

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.1 沿程损失和局部损失2. 局部阻力与局部损失 局部阻力：粘性流体流经各种局部障碍装置时， 局部阻力：粘性流体流经各种局部障碍装置时，由于过流断 面变化，流动方向改变，速度重新分布， 面变化，流动方向改变，速度重新分布，质点间进行动量交 换而产生的集中分布阻力。 换而产生的集中分布阻力。 产生原因：漩涡，速度大小方向的变化。 产生原因：漩涡，速度大小方向的变化。 局部损失(长度损失 流体克服局部阻力所消耗机械能。 长度损失): 局部损失 长度损失 ：流体克服局部阻力所消耗机械能。 局部水头损失：单位重量流体的局部损失。 局部水头损失：单位重量流体的局部损失。

hm = ζ

υ22g

pm = ζ

ρυ 224

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.1 沿程损失和局部损失工程上，管路系统既有直管段又有阀门、弯头等局部管件。 工程上，管路系统既有直管段又有阀门、弯头等局部管件。 在应用总流伯努利方程进行管路水力计算时， 在应用总流伯努利方程进行管路水力计算时，整个管网的能 量损失等于各管段沿程损失和局部损失的总和， 量损失等于各管段沿程损失和局部损失的总和，即

∑ hl = ∑ hf + ∑ hm

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.2 流体的两种流

态1. 层流和紊流 层流：流体质 层流：流体质 点作定向有规 点作定向有规 则的、互不混 掺的运动。 掺的运动。 紊流(湍流 ： 紊流 湍流):流 湍流 体质点作非定 质点作非定 向的、 向的、无规则 的混掺运动。 的混掺运动。6

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.2 流体的两种流态1. 层流和紊流 层流：流体质点作定向有规则的 互不混掺的运动。 质点作定向有规则 层流：流体质点作定向有规则的、互不混掺的运动。 紊流(湍流 ：流体质点作非定向的、无规则的混掺运动。 质点作非定向的 紊流 湍流):流体质点作非定向的、无规则的混掺运动。 湍流

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.2 流体的两种流态1. 层流和紊流临界速度： 临界速度：层流与紊流相互转化的 流体平均速度。 流体平均速度。 上临界速度： 上临界速度：层流转变为紊流的临 界速度υ 。 界速度 k’。 下临界速度： 下临界速度：紊流转变为层流的临 界速度υk,具有稳定性，以此作为 界速度 具有稳定性， 临界速度。 临界速度。 v < vc 层流 h f = k1v ′ vc < v < vc 过渡流 h f = kv m (m = 1.75 ~ 2.0) ′ v > vc 紊流 h f = k2v 2

hf = Kυ m

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.2 流体的两种流态2. 流态的判别-雷诺数 流态的判别- 流态影响因素：流速υ,管径d,动力粘性系数µ,密度ρ 流态影响因素：流速 ，管径 ，动力粘性系数 ，密度 规律： 规律：υdρ /µ=const. 定义雷诺数： 定义雷诺数：

υdρ υd Re = = µ ν

流态判别条件： 流态判别条件： 层流： 层流： Re = υd / ν < 2000 紊流： 紊流： Re = υd / ν > 2000 临界雷诺数： 圆管) 临界雷诺数：ReK=2000 (圆管 圆管9

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.2 流体的两种流态3. 流态分析

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第4章 流动阻力和能量损失 流体力学基础 4.2 流体的两种流态3. 流态分析 雷诺数反映了惯性力和粘性力的对比关系，其量纲为： 雷诺数反映 …… 此处隐藏：1914字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……