4.管内流动阻力计算

1、11.4 管内流动的阻力损失流体流动阻力包括：1直管阻力损失（沿程阻力损失） 2局部阻力损失（管件、阀门等的阻力损失）1.4.1 直管阻力损失fhugzpugzp2222222111(1) 直管阻力损失的直观表现ffppph21说明：若管路不为水平或直径不等，则上下游之间的压力 变化除因阻力损失外，还包括位能或动能变化所引 起的部分。即：p1-p2pf压力降阻力损失的直观表现1p12p2Ru2gpghHfff21pphffHguzgpguzgp2222222111fffgHhp阻力损失：pf -Pa hf-J/kg Hf-m直管阻力损失的计算3(2) 范宁公式2822udlupwf28uw令2

2、2udlpf上三式为计算直管阻力损失的范宁公式，它适用于层流和湍流。2p1pWWlr22udlhfgudlHf22rlrprpw22221wfdlppp)4(2141.4.2 层流时的摩擦损失uRlpuf242max由层流时的最大速度与压力降的关系可得：与范宁公式比较Re6464du哈根（Hagen）泊谡叶（Poiseyulle)公式232dlupf由哈根泊谡叶公式得层流时阻力损失与速度的一次方成正比、与管长的一次方成正比、与管径的两次方成反比。注意该式适用于层流、牛顿流体22328dlpRlpuff22udlpf51.4.3 湍流流动的阻力损失（1）因次分析法因次论的依据：1物理量方程的因次

3、一致性2定理：任何因次一致的物理量方程都可以表示为准数关联式 准数个数i=n-m;；n为物理量个数， m为用于表示所有物理量的基本因次数目直管阻力损失的影响因素有：1物性因素：和 2设备因素：l 、d和管壁粗糙度 3流动因素：u, uldfpf每个变量做五个点，则实验工作量惊人（56）因次分析法步骤：分析影响因素得准数实验得准数关联式减少了工作量因次就是量纲 ，如质量M、长度L、时间T6qkjcbafulKdp式中各物理量的因次为：p=MT 2 L-1 u=L T-1 d=L ML3 =ML-1 T-1 =L将各物理量的因次代入，整理得：kcqkjcbakjTLMLMT312根据因次一致性原则

4、得：将b、q、k表示为a、c、j的函数，整理得 （因此分析）Rayleigh法：j+k=1ab+c-3j-k+q=-1c+k=2j1ka=-b-k-qc=2-k带入p的幂函数中：qkkkbqkbfulKdp127qkbfddudlKup2qkkkbqkbfulKdp12一般b=1Re,dEuupf比，称为欧拉准数表示压力降与惯性力之2管壁的相对粗糙度dkeqqkfRddlKddudlKup2与范宁公式比较得摩擦系数22udlpf8（2）湍流时的摩擦损失Re,d即湍流时的不仅与Re有关，还与管壁的粗糙度有关9湍流摩擦损失2对光滑管：250Re31640当Re很大时：与Re无关,hf与u2成正比，故称为阻力平方区即层流层流hfu1,湍流湍流hf u1.752.010层流与湍流的区别111.4.4 非圆形管内的摩擦损失方法是用当量直径de代替圆管中的d定义当量直径为de仅用于阻力损失和雷诺数的计算中ududlheefRe,22而速度u为实际平均速度，即24evdqu非园管层流时c/Re,正方形c57，环形c=96,等边三角形c=53Ade44润湿周边管道截面积121.4.5 局部阻力损失 流体流经管件、阀门处由于流道变化大，多发生边界层脱体，产生大量旋涡，消耗了机械能。1、阻力系数法22uhf 2、当量长度法22udlhef221)1 (AA3、