均匀流沿程水头损失与水流阻力关系

1、5 5 液流形态与水头损失液流形态与水头损失5.2 5.2 均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系 5.2.1 5.2.1 均匀流切应力的变化规律均匀流切应力的变化规律 5.2.2 5.2.2 水头损失的计算公式水头损失的计算公式 5.2 5.2 均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系 5.2.1 5.2.1 均匀流切应力的变化规律均匀流切应力的变化规律 5.2.2 5.2.2 水头损失和均匀流切应力关系水头损失和均匀流切应力关系 在管流和明渠流动中，取一段总流进行分析在管流和明渠流动中，取一段总流进行分析lz1P1P2z2v1v2h

2、fp1/p2/112200Gv222gv122gv1v2作用在流段上的力？作用在流段上的力？ lz1P1P2z2v1v2hfp1/p2/112200Gv222gv122gv1v21122Hydrodynamic force: and Pp APp A lz1P1P2z2v1v2hfp1/p2/112200Gv222gv122gv1v2Gravity force: GAl lz1P1P2z2v1v2hfp1/p2/112200Gv222gv122gv1v20Friction force: Tl lz1P1P2z2v1v2hf112200Gv222gv122gv1v211220Hydrodynam

3、ic force : and Gravity force: Friction force: Pp APp AGAlTl p2 p1v21212水面测压管水头线水面测压管水头线v11v122g2v222gz1z2hf总水头线总水头线P2P10Gl p1 p211220Hydrodynamic force : and Gravity force: Friction force: Pp APp AGAlTl lz1P1P2z2v1v2hf112200Gv222gv122gv1v2121212sin2211120012122200111222120()sin0 ()0()()22zzvvlvvffQv

4、vApApGllppzzAlAlAllpvpvzzhggARhJRJl 考虑流动方向的动量方程考虑流动方向的动量方程x p2 p1lz1P1P2z2v1v2hf112200Gv222gv122gv1v2121212sin2211120012122200111222120()sin0 ()0()()22zzvvlvvffQvvApApGllppzzAlAlAllpvpvzzhggARhJRJl x p2 p1lz1P1P2z2v1v2hf112200Gv222gv122gv1v21201212220111222120()0()()22vvARfflppzzAlAlAlpvpvzzhggAhRRJ

5、l x p2 p1考虑沿流动方向的动量方程，则考虑沿流动方向的动量方程，则 RJlhRhRlAlpzpzlzzlGApApff ：000221121021)()(sin0sin 式中，式中，J 为总流的水力坡度为总流的水力坡度 P11122u1u2P2 液流各层之间存在内摩擦力，液流各层之间存在内摩擦力，在均匀流中（管流）半径为在均匀流中（管流）半径为r 处，任处，任取一流束，按照同样的方法可得：取一流束，按照同样的方法可得： JR式中，式中，0为半径为半径r 处液流切应力；处液流切应力； R为为r 处水力半径处水力半径A dA Rr 1-1 剖面图剖面图r0 RRRJlhRJRf00 对于圆

6、管对于圆管 000rrRR y0yu(y)A dA Rr 1-1 剖面图剖面图r0 220rRrR对于明渠对于明渠 01hy)( yy0u(y)hbyhRy对于明渠对于明渠 01hy)( yy0u(y)hbyhRyhRy 因此，切应力分布和水头损失有关，欲求水头损失，因此，切应力分布和水头损失有关，欲求水头损失，必须先知道边壁切应力，问题关键归结到液流阻力问题。必须先知道边壁切应力，问题关键归结到液流阻力问题。 RJlhf 05.2 5.2 均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系 5.2.1 5.2.1 均匀流切应力的变化规律均匀流切应力的变化规律 RJlhRf 05.2 5.2 均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系均匀流沿程水头损失与水流阻力的关系 5.2.1 5.2.1 均匀流切应力的变化规律均匀流切应力的变化规律 5.2.2 5.2.2 沿程水头损失的计算公式沿程水头损失的计算公式 对于圆管，则对于圆管，则 gvdlhf22 达西公式达西公式gvRlhf242 对于非圆管，则对于非圆管，则 沿程水头损失系数沿程水头损失系数 欲计算沿程水头损失，必须知道欲计算沿程水头损失，必须知道变化规变化规律，而沿程水头损失变化规律与液流型态密切律，而沿程水头损失变化规律与液流型态密切相关。相关。5.2 5.2 均匀流沿程水头损失与水流阻力的关