流体力学_龙天渝_流动阻力、能量损失、孔口、管嘴与有压管流

第四章流动阻力、能量损失、孔口、管嘴与有压管流一、学习引导1流动阻力与水头损失的两种型式流体通过的边界不同，产生的阻力不同，流动阻力分为沿程阻力与局部阻力。同样，克服这些阻力产生的能量损失也分为沿程水头损失与局部水头损失。1）流动阻力沿程阻力流体边界几何形状沿程不变，均匀分布在流程上的阻力称沿程阻力局部阻力流体边界发生突变，集中分布在突变处的阻力，如转弯、阀门、进出口、突扩。2）能量损失沿程水头损失克服沿程阻力产生的能量损失，HF。局部水头损失克服局部阻力产生的能量损失HJ。2流体的两种流动型态层流和紊流1）层流与紊流层流流体质点有条不紊，互不混掺的流动。紊流流体质点互相混掺的流动。2）层流与紊流的判别标准层流与紊流的判别标准为临界雷诺数。从层流到紊流时为上临界雷诺数，从紊流到层流时为下临界雷诺数。上临界雷诺数不稳定，通常取下临界雷诺数作为层流与紊流的判别标准圆管流EKR2000RE2000紊流RE500紊流RE4000，EF，仍只与RE有关。区紊流过渡区，RE4000；,DRFE；与RE、D均有关区紊流粗糙区，RE4000；F；与RE无关，这一区域也称阻力平方区，或自模区。6工业管道紊流阻力系数的计算公式1）、当量粗糙度和工业管道相等的同直径D人工粗糙管的粗糙度称为当量粗糙高度。2）、尼古拉兹半经验公式紊流光滑区80281RLGVE或5121RLGE适用于RE51043106紊流粗糙区741210RLG或DLG7321适用于RE0381R3）、过渡区柯列勃洛克根据大量的实验资料，提出的计算公式ERDLG5127321该公式实际为尼古拉兹公式的综合，也适用于三个区域。4）、MOODY图1944MOODY在此基础上泛制了工业管道的计算曲线，暖通专业广泛使用MOODY图，给排专业则使用舍维列夫公式。5）布拉修斯公式2503164ER光滑区适用条件RE1M,Y13N适用0011N0047局部水头损失1）局部损失局部损失克服局部阻力消耗的能量，GVHM22）局部损失产生的原因边界层与分离现象边界突变，引起流线脱离原来的壁面，产生边界分离现象，形成漩涡点压区，并与主流不断进行质量、动量、能量的交换。二次流动形成两个方向流动（纵向流、过流断面上的流动）叠力形成螺旋流。3）突然扩大的局部水头损失与局部阻力系数22211121MVVAHGG，211A，212A其它管段的局部阻力数通过插表选取。二、难点分析工业管道紊流阻力系数的计算1）紊流光滑区布拉修斯公式2503164ER光滑区适用条件RE0381R舍维列夫公式SMV/23021D（粗糙区，10水温）希弗井松公式2501D三、习题详解1有一管径MD25的室内水管，如管中流速SMV/01，水温CT01。（1）试判断管中水的流态；（2）管内保持层流状态的最大流速为多少【解】1100C时水的运动粘性系数为S/10326管中的雷诺数为201903125RE6VD2保持层流状态的最大流速就是临界流速由于2EDVK所以SMK/105053162一条输水管长L1000M，管径D03M，设计流量Q0055M3/S，水的运动粘性系数为106M2/S，如果要求此管段的沿程水头损失为HF3M，试问应选择相对粗糙度/D为多少的管道。【解】由已知数据可以计算管流的雷诺数RE和沿程水头损失系数。由水头损失算得002915