2021年大三水力学4

1、SHUILIXUE HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY 4.1 4.1 概概 述述 v主要解决水头损失的计算 v水流内部存在两种截然不同的流动形态 v采用理论分析和试验研究相结合的研究方法 HOHAI UNIVERSITY 根据边界的形状和尺寸是否沿程变化和主 流是否脱离固体边界或形成漩涡，把水头损失 分为沿程水头损失 h hf f 和局部水头损失 h hj j 4.24.2水头损失的分类水头损失的分类 HOHAI UNIVERSITY v 沿程阻力和沿程水头损失（均匀流和渐变流的水头损失） 当固体边界的形状尺寸沿程不变，液体在长直流段中 流动产生的阻力称为沿程

2、阻力，由沿程阻力做功产生的水 头损失称为沿程水头损失，用h hf f表示。 v 局部阻力和局部水头损失（急变流的水头损失） 当固体边界的形状、尺寸或两者之一沿流程急剧 变化时所产生的阻力称为局部阻力，由局部阻力做功 产生的水头损失称为局部水头损失，用h hj j表示。 HOHAI UNIVERSITY 水流在全流程,如有若干段长直流段及边界有 若干处突变,而各个局部损失又互不影响时, 水流流经整个流程的水头损失。 HOHAI UNIVERSITY 4.3.14.3.1雷诺试验（雷诺试验（O.Reynolds1883O.Reynolds1883年）年） 4.34.3液体运动的两种流态液体运动的两

3、种流态层流紊流层流紊流 HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY C B HOHAI UNIVERSITY C B HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY 过过断水面上，水流与固体边界接触的长度断水面上，水流与固体边界接触的长度， 称为湿周，用称为湿周，用 表示表示 HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY 4.4 4.4 均匀流基本方程均匀流基本方程 HOHAI UNIVERSITY 4.4 4.4 均匀流基本方程均匀流基本方程 HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY HOHAI UN

4、IVERSITY 圆管得切应力分布圆管得切应力分布 HOHAI UNIVERSITY 明渠均匀流的切应力分布明渠均匀流的切应力分布 HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY 1 1、流速分布、流速分布 HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY 5 5、动能校正系数和动量校正系数、动能校正系数和动量校正系数 HOHAI UNIVERSITY 上节导出的层流计算水头损失的一般公 式可推广到紊流，对层流紊流均适用 4.64.6沿程水头损失的一般公式沿程水头损失的一般公式 HOHAI UNIVERSITY 4.7 4

5、.7 紊流概述紊流概述 4.7.1 4.7.1 紊流的脉动现象和时均概念紊流的脉动现象和时均概念 紊流运动要素的瞬时值可分解为时均值和脉动值。 定义:把运动要素随时间作不规则急剧 变化的现象称为脉动或称紊动。 HOHAI UNIVERSITY 紊流的运动要素的瞬时值等于时均值加上脉动值 HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY 4.7.24.7.2紊流切应力紊流切应力 HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY 对于简单规则边界条件下的紊流：

6、HOHAI UNIVERSITY 4.7.34.7.3紊流的粘性底层紊流的粘性底层 HOHAI UNIVERSITY 4.7.44.7.4紊流的水力光滑面、水力过度粗超面和水力粗超面紊流的水力光滑面、水力过度粗超面和水力粗超面 HOHAI UNIVERSITY 4.84.8紊流的流速分布紊流的流速分布 4.8.14.8.1对数流速分布对数流速分布 普朗特认为 HOHAI UNIVERSITY Re 4.0 1032.31041.1 l051.1l062.0 1063.2106 n6.06.67.08.81010 4.8.2 4.8.2 指数流速分布指数流速分布 HOHAI UNIVERSITY 4.9 4.9 沿程水头损失系数沿程水头损失系数的试验研究的试验研究 4.9.1 4.9.1 人工粗超管人工粗超管 的试验研究的试验研究尼古拉兹试验尼古拉兹试验 HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY HOHAI UNIVERSITY 4.10 4.10 谢才公式谢才公式(1768(1768年年) ) HO