第四章流动阻力和能量损失1

1、a1v12/2ga2v22/2ga1v12/2g00设设 J=hJ=hf f/L/L，则称，则称J J为为水力坡度水力坡度。工程上称为单位长度摩擦阻力损失，工程上称为单位长度摩擦阻力损失，也称为也称为比摩阻比摩阻。gvdlhf22gvhm2222vdlpf22vpm出埃及记出埃及记曾经描述了这样一个场面，当摩西带领以色曾经描述了这样一个场面，当摩西带领以色列人逃离埃及时，红海海水从中间分开露出一条通道，从列人逃离埃及时，红海海水从中间分开露出一条通道，从而使以色列人摆脱了法老的追兵。而使以色列人摆脱了法老的追兵。美国科学家的模拟结果显示，强风完全可能在一个特定的地点美国科学家的模拟结果显示，强

2、风完全可能在一个特定的地点打开一个陆地通道，让人踏着泥泞安全通过。相关结果已经发打开一个陆地通道，让人踏着泥泞安全通过。相关结果已经发表在可以公开浏览的期刊表在可以公开浏览的期刊Plos OnePlos One上。上。雷雷诺诺实实验验=mfhKvvdvdRevdRe2000191001031. 1025. 00 . 162000Redvksmvk/105. 0025. 01031. 120006层流到紊流的转变是与涡体的产生联系在一起的层流到紊流的转变是与涡体的产生联系在一起的LvLdnduALvLTLLma22323Re223vLLvLLvL层流底层与紊流核心层流底层与紊流核心P1P2GaZ

3、1Z2p1/p2/021222222111122lhgvpZgvpZflhhgvgv,22222211)()(2211pZpZhfcosAlApAp21,002 rl02cos0021rlAlApAp21cosZZl0121202()()lppZZr1212()()fpphZZ002flhr重力分量：重力分量：P1P2GaZ1Z2p1/p2/0002fhJlrJr200Jr200rr002rlhfP1P2GaZ1Z2p1/p2/0r0dvdvdvdvdvdvdvdvdvdrduJr2rdrJdu2)(4220rrJu)(4220rrJu220max164dJrJu220032820dJrJAr

4、druAudAAQvrAmax21vv 232dvlJlhf22322fl vvlhdgdRe64AvdAudAvdAu33332220AvdAuQvdAuAA264Re2lvdgvdReRe64gvdlhf22AQv gvdlhf22Re64vdReuu u紊流的脉动TtdtvTv01TSdtTS01 SSS)(3112 2 2 zyxuuuuyRv+ldvdydydvlxbaylvvdAvdydvxydAvyvdAvy)(dyvdlvdAvyxv在紊流中在紊流中,存在两种切应力：存在两种切应力：在在b层上出现一个瞬层上出现一个瞬时的速度脉动时的速度脉动dAvvvdAvFxyxy)0(xyv

5、v这是纯粹由于脉动原因而引起的这是纯粹由于脉动原因而引起的脉动切应力脉动切应力，也称为，也称为雷诺切应力雷诺切应力。雷诺切应力是一个具有脉动性的物理量。雷诺切应力是一个具有脉动性的物理量。脉动对时均流有无影响，关键看在适当的时间段内脉脉动对时均流有无影响，关键看在适当的时间段内脉动的物理量是否存在时均值。动的物理量是否存在时均值。雷诺切应力的时均值是存在的。雷诺切应力的时均值是存在的。0, 0, 0, 0yxyxxyvvvvvabvxyvv0, 0, 0, 0yxyxxyvvvvvbav0011yxyTxTvvdtvvTdtTyylv + ld vd yd yd vlxbav vxv y0yy

6、xxdAvdAv1xxyxyvkvdAdAv 脉动速度脉动速度v vx x促使促使b b层时均速度降低，层时均速度降低，a a层时均速度提层时均速度提高高, ,因此，它必然与因此，它必然与a,ba,b两层的时均速度之差成比例。两层的时均速度之差成比例。dyvdlkvx2dyvdlkkvy21yxvv22221)(dyvdlkk其中其中 与时间无关，可自时均符号中提出，令与时间无关，可自时均符号中提出，令则脉动切应力的时均值为：则脉动切应力的时均值为：2()dvdy22123k kk=22223)()()(dyvdLdyvdlkyylv + ld vd yd yd vlxbav vxv ydyvddyvdLdyvd)()(22dyvdL222223)()()(dyvdLdyvdlk紊流中的时均切应力可紊流中的时均切应力可以用粘性切应力和脉动以用粘性切应力和脉动切应力之和来表示切应力之和来表示RyxotxvvdrydrRrCyuln10层流时的切应力是由于分子运动的动层流时的切应力是由于分子运动的动量交换引起的粘性切应力，而紊流切应力除量交换引起的粘性切应力，而紊流切应力除了粘性切应力外，还包括流体微团脉动引起了粘性切应力外，还包括流体微团脉动引起的动量交换所产生的惯性切应力。由于脉动的动量交换所产生的惯性切应力。由于脉动交换远大