粘性流体运动及其阻力计算.ppt

1、4要使用粘性流体运动和阻力计算、能量方程确定流动中流体的能量变化，必须解决能量损失项目的计算。不可压缩流体在流动过程中由于流体之间的相对运动剪切应力和流体与固体壁之间的摩擦而发挥作用，并补偿了流体本身的机械能损失。为了获得能量损失的规律，必须同时分析各种阻力的特性、壁面特征的影响以及产生各种阻力的机制。牙齿章节介绍了粘性流体的运动状态、管内流动的特性和流动阻力计算。简介，4.1流体运动和流动阻力两种茄子形式，1，流动阻力的影响因素，在过流剖面中影响流动阻力的两个茄子因素。一个是过流剖面的面积A，第二个是过流剖面和固体边界接触的周长长X，即湿周。当具有相同流的流体通过相同面积和湿周不同的两个过流

2、剖面时，湿周的过流剖面阻力大。流量相同的蒸发液通过湿周相同、面积不同的两个茄子过流剖面时，面积小的过流剖面阻力大。结论：流动阻力与湿周大小成正比，与过流剖面面积成反比。水力半径r 3360，4.1流体运动和流动阻力两种茄子形式，第二，流体运动和流动阻力两种茄子形式，第一。均匀流和路径损失，流体运动的流是直线，徐璐平行流是均匀的。否则，这是非均匀流。均匀流中流体受到的阻力是由于流体的粘性形成，流体运动不变的摩擦阻力，单位重量流体的一定损失称为路径水头损失。这称为路径阻力，与雷诺数和管道表面的粗糙度有关，是由实验确定的无量纲数。4.1流体运动和流动阻力两种茄子形式，第二，流体运动和流动阻力两种茄子

3、形式，第二。非均匀流和局部损失、过流截面流动方向变化、速度重新分配、质点间动量交换所产生的阻力称为局部阻力。流体用于克服局部阻力的机械能称为局部损失。单位重量流体的局部损失称为局部水头损失。也就是说，通过本地阻力系数实验确定的无量纲数。项目中的管路系统包含部分管件，如直管段和阀弯曲。应用总流量伯努利方程执行管道水力计算时，两个横断面之间的能量损失包括一定损失和局部损失。4.1流体运动和流动阻力两种茄子形式，2，流体运动和流动阻力两种茄子形式，1，雷诺实验，实验装置，4.2流体运动两种茄子状态，1，雷诺实验(继续)，实验现象，切换状态，湍流着色的光束是清晰而小的直线。湍流：进行复杂不规则运动的流

4、体粒子。着色梁与周围流体混合，颜色扩散到整个玻璃管。过渡态：流体粒子的运动处于不稳定状态。有色的光束开始振动。4.2流体运动的两种茄子状态，1，雷诺实验(继续)，实验现象(继续)，4.2流体运动的两种茄子状态，2，2茄子流动状态的判断，1，实验发现，2，临界流速，临界流速，临界流速，上限流速3 例如4.2流体运动的两种茄子状态，具有倾斜角度的圆形截面直管道不可压缩粘性流体的恒定层流。，力分析：重力3vx=0，侧面粘着力3360，两端总压力3360，4.3管的层流，轴向热力平衡方程式，除r2dl外的结果，一，切向应力分布，4.3管3。最大流速、平均流速、圆管流速、压降、1。最大流速，沿管道轴33

5、60，2。平均流速，3 .管流，水平管3360，4.3管的层流，3，最大流速，4.3管的层流，4，其他公式，1。动能修正系数，结论：管层流流动的实际动能，按平均流速计算的动能2倍，2。壁切应力(水平管)，4.3细管中的层流，4，其他公式，1.4.3管的层流，1，湍流流，时间平均值，脉动值，时间都是恒定流，1。湍流，流体粒子徐璐混合，形成没有方向和不规则的运动。运动在时间和空间上都是随机运动，属于非常恒定的流。4.4管的湍流、1、湍流流、时间平均值、脉动值、时间平均恒定流(继续)、2。时间平均值、脉动值、时间间隔T内一个流参数的平均值称为该流参数的时间平均值。瞬时值，流参数的瞬时值和时间平均值的

6、差值，流参数的脉动值。时平均值、脉动值、4.4管的湍流、1、湍流流、时平均值、脉动值、时平均恒定流(继续)、3。时恒定流、4.4管中的湍流、2、湍流中的切向应力普朗特混合长度、层流：摩擦切向应力、湍流：摩擦切向应力、其他切向应力动量增量由湍流附加剪切应力T引起的刺激、4.4管中的湍流、2、湍流中的切向应力普朗特混合长度普朗特混合长度，a，b，b，a，普朗特假定脉动速度与诗平均流速差成正比，(2)4.4管的湍流，2，湍流的切向应力普朗特混合长度(继续)，2。普朗特混合长度(继续)，4.4管的湍流，3，管的湍流粘性流体在管内流动时紧贴固体壁，有薄流体，受壁面限制，脉动运动几乎完全消失，粘性起主导作

7、用，基本保持层流状态，牙齿薄层称为粘性底部。管的湍流部门：2。湍流充分发展的中心地区，1 .粘性下层区域，3 .从粘性下层区域到湍流充分发展的中心区域的过渡区，4.4管的湍流，3。圆管湍流速度分布和恒定损失(继续)，1。粘性下层，管道壁的粗糙凸出部分部分暴露在湍流区域，影响管道壁粗糙度湍流流动。，4.4管的湍流，3，管的湍流速度分布和恒定损失(继续)，2。管状湍流速度分布，(1)平滑扁平壁，总面积=w=恒定，粘性地板内部，粘性地板外部，(2)类似于扁平壁的公式，速度分布3360，最大速度3360，平均速度3360，4.4管状湍流，3圆管湍流速度分布平均速度3360，4.4圆管湍流，3，圆管湍流

8、速度分布和恒定损失(继续)，2。圆管湍流速度分布(继续)，(3)粗糙直管，速度分布3360，最大速度：平均速度3330 (2)粗糙直管，实验修改后4.4管湍流，实验目的：路径损失3360，层流：代表性实验：尼古拉实验，莫迪实验，4.5管流阻系数确定，1，尼古拉实验，实验对象：直径，管，流，相对粗糙度，实验条件3360，实验示意图3360，4。4.5管流阻系数确定，1，尼古拉实验(继续)，尼古拉实验曲线的五个区域，层流区域，管壁的相对粗糙度不影响路径损耗系数。2 .可能是过渡区、不稳定的地区、层流或湍流。4.5管流阻系数确定，1，尼古拉兹实验(继续)，尼古拉兹实验曲线的5个区域(继续)，湍流光滑

9、管区，路径损耗系数与相对粗糙度无关，仅用于雷诺数，弗拉休斯公式：尼古拉兹公式：卡门普朗特公式：4.5管流尼古拉实验(继续)，尼古拉实验曲线的五个区域尼古拉公式：牙齿区域中流动的能量损失与流速的平方成正比，因此牙齿区域称为平方电阻区域。4.5管流阻系数确定，2，莫迪实验，实验对象3360，直径，产业管道，流，相对粗糙度，实验条件3360，4.5管流阻系数确定，2，莫迪实验(继续)，莫迪实验曲线1。层流区，层流区，2 .临界区域，3 .无缝管道区域，5 .完全湍流粗糙的管道区域，4 .过渡区、湍流光滑管道区域、过渡区、湍流粗糙管道过渡区、湍流粗糙管道平方阻力区域、4.5管流阻力确定、圆形管道差异3

10、360，4.6非圆形截面管道恒阻计算、等效直径4倍有效截面与湿周比率(即4倍水力半径)。，1，等效直径d，2，计算多个非圆形管道等效直径，1。充满流体的矩形管道，4.6非圆形截面管道路径阻力计算，2，多个非圆形管道等效直径计算(继续)，2。充满流体的圆形管道，3 .充满流体的管束，然后：牙齿流和速度的计算公式如下：格式中：I单位长度的距离损失、蔡氏系数、流量系数、局部损失：用分析方法求或通过实验测量。局部损失的原因：主要是流体相互碰撞和旋涡形成等引起的，4.8管线局部损失，1，管道剖面突然扩大，流体小直径管道流中大直径的管道，1-1，2-2剖面和其间的管壁采取控制面。连续方程，动量方程，能量方程，4.8管线的局部损耗，1，管道截面突然扩大(继续)，连续方程，动量方程替换为能量方程，用小截面流速计算，用大截面流速计算，4.8管线的局部损耗，切向应力引起的恒定损失，1 .旋涡形成造成的损失，3 .2次流导致的双螺旋流的损失，4.8线的局部损失，示例C3.6.3调度损失：已知管道和流量寻找一定损失，求出冬季和夏季的恒定损失，Q90t/H .冬季为1.09