第四章 水头损失-0325-s

1、_ _ _ 第四章 层流和紊流, 液流阻力和水头损失 _ _ _ _ _ 第一节 概述 p v2 p v2 z1 + 1 + 1 1 = z 2 + 2 + 2 2 + h w g g 2g 2g 层 流 水头损失 液流阻力 紊 流 液体的粘性是液体能量损失的根本原因。 _ _ _ _ _ _ _ 第二节 水头损失的分类 沿程水头损失（hf）：当固体边界的形状或尺寸 沿程不变，液流在长直流段中的水头损失。 均匀流和渐变流的情况下产生的水头损失只有沿 程水头损失 沿程水头损失（hj）：由于固体边界的形状或尺 寸沿流急剧变化时所产生的水头损失。 _ _ _ _ _ _ _ 第二节 水头损失的分类

2、_ _ _ _ _ _ hw = h f + h j 水流流经整个过程的水头损失 hw等于 各段沿程水头损失 hf和各个局部水头损失 hj的代数和. _ 液流阻力 沿程阻力：产生沿程水头损失时液流受到的阻力 局部阻力：产生局部水头损失时液流受到的阻力 同样的长度下，局部阻力 >沿程阻力 _ _ _ _ _ _ _ 第三节 液体运动的两种流态层流和紊流 _ _ _ _ _ _ _ 雷诺实验 _ _ _ _ _ _ _ 雷诺实验层流 (Laminar flow) _ _ _ 阀门微微开启时，流量很小，流速较小，红 色液体形成一条直线。 _ _ _ _ 雷诺实验过渡状态(Transitiona

3、l flow) _ _ _ 在阀门逐渐开大时，流量增大，流速增大， 红色液体形成的直线逐渐弯曲，动荡，担任保持 为线状。 _ _ _ _ 雷诺实验紊流 (Turbulence) _ _ _ 在阀门继续开大时，流速增大到一定程度， 红色液体不再保持线状，而是交错散乱的运动， 并迅速向四周扩散，使全管水流着色。 _ _ _ _ 沿程水头损失 hf 与断 面平均流速 v 的关系 _ _ lg h f = lg k + m lg v h f = kv m 层流：m=1.0 1=45° hf v1.0 紊流：m=1.752 2>45° hf v1.752 _ _ _ _ _ 流

4、态的判别雷诺数 vd _ _ Re = 圆管 Re c 2320 层流 紊流 Rec < 2320 Rec > 2320 _ _ _ _ _ 雷诺数的物理意义 雷诺数可理解为水流惯性力和粘滞力之比。 惯性力 粘滞力 ma du A dy L T2 2 1 量纲为 L T L L L 4T 2 = T L 2T 1 _ 量纲为 L3 _ _ _ _ _ 惯 性 力 粘 带 力 = _ 明渠中的雷诺数 Re = 明渠 _ _ vR Re c 500 层流 紊流 Rec < 500 Rec > 500 _ _ _ _ _ 几个概念 湿周 R = A _ _ _ _ _ _ 水力半径 管流水力半径 d R = A 2 = d 4 = d 4 _ 第四节 均匀流基本方程 _ _ _ _ _ _ o = gR J 建立了切应力与沿程水头损失之间的 关系。方程对管流明渠均适用，对层流紊 流均适用。 _ 摩阻流速 o = gRJ = _ gRJ u = _ _ _ _ _ u *称为摩阻流速，反映了壁面处的0，在讨 论液流的流速分布，沿程损失时常用到，是个很 重要的参数。 _ 管流-切应力的分布 R r g R J =