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文档简介

1、流体力学的紊流流动 流体力学的紊流流动 圆管中的速度分布和沿程损失 1. 圆管中的紊流区，粘性底层，水力光滑与水力粗糙，(1) 划分如图：(2) 速度分布 圆管中紊流与层流的速度剖面 或 (3) 粘性底层 管径 沿程损失系数 水力光滑水力粗糙 管壁粗糙凸出部分的平均高度叫做管壁的绝对粗糙度() /d 称为相对粗糙度 光滑管 粗糙管 (4) 水力光滑与水力粗糙 2.2 湍流指数律2.1 湍流对数律 根据尼古拉兹的实验结果和普朗特混合长度理论可推导出圆管湍流的对数分布率：式中 称为壁面摩擦速度，y 是离壁面的垂直距离.式中 为轴心最大速度。根据 左右的实验数据导出的指数形式分布律为圆管中紊流的速度

2、分布 （层流）（湍流）圆管中紊流的速度分布 1)紊流光滑管或： 切应力常数 2)紊流粗糙管 3.圆管中的沿程损失 紊流光滑管紊流粗糙管实验1. 目的：原理和装置：用不同粗糙度的人工粗糙管，测出不同雷诺数下的 ，然后由 算出 .3.结果分析：尼古拉兹图可分为五个区域：I. 层流区II. 过渡区III.湍流光滑区IV.湍流过渡粗糙区V. 湍流完全粗糙区尼古拉兹实验曲线I. 层流区(Re2000)对数图中为一斜直线II. 过渡区(2320Re4000 )情况复杂，无一定规律III.湍流光滑区（4103Re105 ）尼古拉兹经验公式(105Re3106 ) =0.0032+0.221Re-0.237

3、通用卡门一普朗特公式 IV.湍流过渡粗糙区=f(Re,/d ) 洛巴耶夫公式 V.湍流平方阻力区=f(/d )莫迪图 (用于计算新的工业管道 )例 沿程损失：已知管道和流量求沿程损失求： 冬天和夏天的沿程损失hf解：冬天层流夏天湍流冬天(油柱)夏天(油柱)已知: d200mm , l3000m 的旧无缝钢管, 900 kg/m3, Q90T/h, 在冬天为1.092 10-4 m2/s , 夏天为0.355 10-4 m2/s 在夏天，查旧无缝钢管等效粗糙度=0.2mm, /d=0.001查穆迪图2=0.0385例 沿程损失：已知管道和压降求流量求： 管内流量qv 解：Moddy图完全粗糙区的

4、0.025 , 设10.025 , 由达西公式查Moddy图得20.027 ,重新计算速度查Moddy图得20.027已知: d10cm , l400m 的旧无缝钢管比重为0.9, =10 -5 m2/s 的油例 沿程损失：已知沿程损失和流量求管径(2-1)求： 管径d 应选多大 解：由达西公式 已知: l400m 的旧无缝钢管输送比重0.9, =10 -5 m2/s 的油Q = 0.0318 m3/s 例 沿程损失：已知沿程损失和流量求管径(2-2)由/ d = 0.2 / 98.4 = 0.002，查Moody图得2 = 0.027 d 2 = (3.6910 4 0.027) 1 / 5 = 0.0996 (m) Re2 = 4000 / 0.0996 = 4.01104

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