公共基础(力学)精讲班第六章流体力学(七)-1534126069681

水秀中华水秀中华PAGE8PAGE8水秀中华四紊流运动及沿程水头损失计算（一）.紊流的脉动现象：脉动现象特点：围绕时间平均值脉动、脉动频率高，幅度小.T时间段的时间平均速度：（二）.紊流的阻力：紊流切应力=粘性切应力+紊流的附加切应力紊流的附加切应力：紊流的惯性切应力由质点混摻、质点间动量交换而形成可用质点在X方向、Y方向的脉动速度表示.粘性底层：，这一薄层就称为粘性底层。粘性底层厚度：绝对粗糙(Δ )：粗糙突出管壁的平均高度，Δ表示。相对粗糙(Δd：管壁的绝对粗糙Δ与管径ｄ的比值根据粘性底层厚度与管壁的粗糙度的关系，在不同的Re流动状态下，任一圆管的壁面均可能呈现下列三种水力状态：水力光滑管过渡段 水力粗糙管（三）紊流沿程水头损失计算——沿程阻力系数；——绝对粗糙度——雷诺数沿程阻力系数——尼古拉兹实验结果实验目的：研究：实验条件：雷诺数范围：

的具体关系。实验方法：选取其中某一相对粗糙度的管道，调节不同的流速，计算相应的雷诺数，测定相应的水头损失，计算相应的水头损失系数，绘制 曲线。第1区——层流区第2区——层流转变为紊流的过渡区第3区——紊流光滑管区第4区——由“光滑管区”转向“粗糙管区”的紊流过渡区第5区——紊流粗糙管区或阻力平方区水流处于发展完全的紊流状态，水流阻力与流速平方成正比，又称阻力平方区。紊流的沿程水头损失谢才公式:C——谢才系数，是有量纲的系数；Ｒ——水力半径；Ｊ——水力坡度曼宁公式:水力半径Ｒ以m计；ｎ为粗糙系数。沿程阻力系数与谢才系数的关系：6-31（2007年）λ（）只与雷诺数有关只与相对粗糙度有关只与流程长度和水力半径有关解：层流时阻力为黏性阻力，故只与雷诺数有关。尼古拉兹实验结果中的层流区：λ只与雷诺数有关。答案：A6-35（2005年）圆管紊流粗糙区（阻力平方区）λ与（）Re有关相对粗糙度 有关Re和 有关ReL解：尼古拉兹实验中的第五区，阻力平方区，沿程摩阻系数λ只与相对粗糙度有关。答案：Ｂ6-36（2007年）A=5.04χ=6.73m，粗糙系数n=0.025，按曼宁公式计算谢才系数C为（）A 30.80B 30.13C 38.80D 38.13解：直接代入公式计算即可。

/s。按曼宁公式：水力半径答案：D五局部水头损失局部水头损失：急变流中，过流断面急剧变化处发生的水头损失局部水头损失计算公式：局部水头损失系数：实验表明，局部水头损失系主要取决于：局部障碍的几何形状、固体壁面的相对粗糙度以及雷诺数Re。局部水头损失发生的位置管道突然扩大、突然缩小管道突然扩大到水池或容器:突然缩小：则 如 则进口损失系数e——随进口形状接近流线型的程度增大而减小。六边界层基本概念和绕流阻力（一）边界层定义：亦称附面层，雷诺数很大时，流体沿固体壁面流动（或固体在流体中运动）时壁面附近受粘性影响显著的、很薄的流层。边界层内：粘滞切应力不可忽略；边界层外：粘滞切应力可忽略。边界层分类当边界层厚度δ较小时，边界层内的流速梯度很大，粘滞应力的作用也很大，边界层内的流动属于层流，称为层流边界层。紊流边界层：当雷诺数达到一定数值时，边界层中的层流经过一个过渡区后转变为紊流，就成为紊流边界层。（二）边界层的分离现象：发生边界层分离后，分离点下游出现漩涡区（尾涡区。曲面边界层的分离现象：根本原因：壁面粘性阻力作用；必要条件：反向压力梯度存在。雷诺数很小时雷诺数增大，发生边界层分离雷诺数很大时，尾涡区增大8题（）边界层分离不会（。产生漩涡减少摩擦阻力C产生压强阻力D解：边界层分离必然会产生漩涡区，边界层分离会产生压差阻力，不是压强阻力。不会减少摩擦阻力，产生漩涡区必然增加能量损失答案：B七减小阻力的措施针对沿程阻力的减阻措施：降低壁面的粗糙度；用柔性边壁代替刚性边壁；针对局