流体力学 水力学 流动阻力和水头损失PPT课件

.第1、4章的流动形态及其水头损失，2、4.1流动阻力和水头损失的分类，流动阻力，摩擦阻力：流体有粘性和横向流速梯度，产生摩擦阻力。 差压阻力：局部地区固体边界的形状和大小发生急剧变化或局部障碍，流动的内部结构发生解离和涡流，流线弯曲，流速分布发生变化，流动的相对运动增加，产生差压阻力。3，水头损失，沿路水头损失hf :均匀流动中，水流产生的阻力为摩擦阻力，能量损失为沿路水头损失hf。 局部水头损失hj :在不均匀流动中，水流产生的阻力为摩擦阻力和压差阻力，其产生的能量损失为局部水头损失hj。 总水头损耗： hw=hf hj、4、摩擦阻抗、5、滞留解压差阻抗、6、惯性解压差阻抗、7、惯性解压差阻抗、8、9、4.2实际液体流动的两种形态4.2.1雷诺试验、10、 11、4.2.1流动状态的判别-有雷诺数、雷诺数：非圆形过水截面的临界雷诺数：管流上临界雷诺数：管流下临界雷诺数： Rec=2000、非圆形过水截面雷诺数：12、例4-1、圆形送水管，直径d为2.0cm、管中水流的截面平均值通过石油时，如果其他条件相同，则问流动状态是层流还是湍流(t=15时，石油=0.6cm2/s，水=0.0114cm2/s )，解：13，4.3均匀流沿流动水头损失与剪应力的关系4.3.1流动水头损失与剪应力的关系为管道的一定流动、14、作用于该总流段的外力为动水压： P1=p1AP2=p2A重力： G=V=AL、向流动方向的投影Gx=ALsin摩擦阻力： t=0a=0l、15、写入管轴方向的平衡方程式：16、4.3.2水截面上的剪应力分布均匀流动： 17 4.4圆管中层流运动4.4.1圆管均匀层流的截面流速分布、18、19、4.4.1圆管均匀层流的沿程水头损失、达西式、公式-层流紊流适用，利用20、管径d=75mm的管路输送重油，如图所示，重油的重度油=8.83KN/m3， 运动粘性系数油=0.9cm2/s，管轴上安装有完整的主机，水银面的台阶hp=20mm，已知求出重油的每小时流量和每米长度的沿程水头的解： 1，求出流量：例4-2，假定重油的流动为层流：21，2，求出行程水头损失，2300层流，22，4.5 形成的涡流体脱离本来的流层和流束，混入相邻的流层和流束。 层流和湍流的根本区别在于，层流中各层流体的质点互不混合，比较规则的“瞬时流线”存在，湍流中大小不同的涡流体在各层之间振动、混合。 23，4.5.2湍流脉动现象和时均化概念运动要素的脉动现象：湍流中存在很多涡流，涡流在各个方向上混合、碰撞，湍流的哪个空间点的运动要素(流速、压力等)随时间变化湍流运动要素的脉动。24，25，运动要素的时间平均化处理：26，脉动值说明：脉动值不被视为微量，而是可以达到时间平均值的三分之一。 脉动始终为三维，主流为一维或二维，但产生三个方向的脉动速度。 脉动是涡流混合、交换的结果，不是流体分子的运动。 27、注意：湍流稳定流-时间平均的运动要素不随时间变化的流动。 湍流非定常流-时间平均的运动要素随时间变化的流动。 稳定流、非稳定流、流线、流束、总流等-关于湍流运动要素的时间平均。 28、29、30、4.5.3湍流中摩擦剪应力计算湍流中剪应力=内摩擦剪应力附加剪应力内摩擦剪应力-相邻两层中速度相对运动产生的粘性剪应力。 剪应力-施加脉动。湍流附加剪应力：(浮游动物运动量传递理论)湍流各流层间存在相对运动，流层间发生质点混合时，由于流速的不同(运动量的不同)质点横向运动到新流层时，运动量的变化会产生新流层上附加的剪应力-湍流附加摩擦剪应力(雷诺应力)。 31、32、4.5.4.1湍流的层流层和湍流芯4.5.4.1层流层(粘性层):在固体边界附近，由于管壁和流体粘性的影响，流体质点流速较小，流动状态属于层流的流体层。 层流底层的厚度-一般只有足够的几毫米，最大数毫米。 湍流核心：除粘性底层以外均为湍流区，包括湍流充分发展的湍流核心区和湍流处于发展状态的过渡层(厚度只有几厘米)。 33、34、4.5.4.2流路壁面的类型绝对粗糙度ks () :固体壁面上，粗体突出壁面的高度的平均值。 水力平滑管：层流底层的厚度0大于绝对粗糙度ks时，流体在平坦的层流底层的外缘滑动，流过平滑的壁面，边壁对水流的阻力主要是层流底层的粘性力，这种管被称为水力平滑管。 35、36、水力粗管：层流厚度0小于绝对粗糙度ks时，湍流流核绕过突出高度，形成小涡流，边壁对水流的阻力主要由这些小涡流引起，边壁粗糙度起主要作用，这种粗壁面管称为水力粗管。过渡粗管：以上两者之间的情况下，层流底层的厚度不足以完全遮盖边界壁粗糙度的影响，但绝对粗糙度还没有起到决定性的作用，这种粗壁面的管被称为过渡粗管。 37，4.5.5湍流的