水力学系统讲义第四章流动阻力和水头损失

第四章

流动形态及其水头损失

§4.1

流动阻力和水头损失的分类流动阻力摩擦阻力：

流体有粘滞性和横向流速梯度，产生摩擦阻力。压差阻力：

局部地区固体边界的形状或大小有急剧改变，或有局部障碍，液流内部结构产生离解和漩涡，流线弯曲，流速分布改变，增加了液流的相对运动，产生压差阻力。水头损失沿程水头损失hf：均匀流中，水流产生的阻力为摩擦阻力，能量损失为沿程水头损失hf。局部水头损失hj：非均匀流中，水流产生的阻力为摩擦阻力和压差阻力，其产生的能量损失为局部水头损失hj。总水头损失：hw=∑hf+∑hj摩擦阻力滞止离解压差阻力惯性离解压差阻力惯性离解压差阻力§4奥.2望实牛际液册体流翅动的早两种屠形态4.短2.无1剥雷诺关试验4.仰2.闹2玩流态悲的判砌别-岔--备雷诺治数雷诺必数：非圆告形过恨水断顷面下宿临界这雷诺揪数：管流袄上临项界雷畅诺数睡：管流疲下临宅界雷者诺数运：Rec=2映00棉0非圆恒形过巧水断寨面雷泻诺数肯：bh例4柄—1有一扮圆形扯输水滨管，化直径d为2.每0c荡m，管呆中水流造的断责面平强均流壤速为1m竭/s，水慈温t=15℃，试救判别牵管中灯水流切的型齿态。粪当通呈过石浪油时，牢若其彩他条逝件相纽奉同，巡寿问流欠态是巾层流备还是判紊流慈？（t担=堵15℃时，

石油=0.膛6c均m2/s,水=0.陈01灿14冈cm2/s）解：§4畏.3辱均孝匀流摊沿程荷水头怪损失口与切滴应力侄的关召系4.遵3.六1殖沿程置水头惨损失凳与切饲应力跌的关释系在管框道恒礼定均回匀流奶中，乱取总瞎流流阴段1-组1到2-鸽2，各作姜用力洋处于弹平衡守状态贼：∑F望=0。OOz2z11122P1P2

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作用栋于该味总流跟流段煤上的搅外力消有：①动薪水压蜡力：誉P1=p1AP2=p2A②重挎力：G=V雕=请A段L，在施流动蛙方向屋上的蛮投影Gx=A泡Ls董in逼

③摩徒擦阻舞力：T=辩

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x写出折管轴驼方向酿的平蝴衡方姜程：OOz2z11122P1P2

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r0ryu§4班.4泼圆惜管中朗的层测流运独动4.涌4.另1树圆管刷均匀序层流地的断棉面流睬速分积布4.欢4.盛2碍圆船管均索匀层披流的腐沿程障水头披损失达西稠公式通用列公式银--梅--闪-层古流紊捉流均列适用利用腥管径挤d=格75雀mm猪的管暖道输正送重床油，捉如图份所示割，已还知凡重油栽的重薪度

油=8悔.8议3K较N/电m3，运允动粘将性系广数油=0.俯9c岸m2/s，管贩轴上通装有桶毕托碧管，林水银余面高氏差hp=2最0m昌m，求相重油爸每小迟时流漆量及咳每米肤长的皮沿程辫水头疑损失仁。解：1、堪求流排量：例4乌-2假设奸重油烈的流娱动为牺层流伏：2、复求沿倒程水真头损拌失<23握00菜层流§4堂.5借液岔体的钩紊流拨运动4.嫩5.计1裤紊流微的形厌成条玩件①涡承体的鼓形成狂；②形蓝成后领的涡轨体，冲脱离钞原来裤的流佛层或志流束跌，掺洁入邻卧近的鸣流层脆或流狭束。层流垄与紊铺流的氧根本价区别留在于盼：层流口中各流送层的菊流体披质点敢，互马不掺咏混，匪有比兰较规大则的纯“瞬佳时流徐线”踩存在博；紊流污中有大胃小不虫等的芒涡体局震荡槽于各夸流层洪之间嫌，互饶相掺竿混。4.漠5.掘2证紊流卖脉动肠现象网与时孟均化没概念运动线要素漫的脉动秩现象销：紊流心中存狼在大裳量涡麦体，偿涡体号沿各脉方向扬进行压混掺凑、碰怖撞，吵使紊割流中找任何严一个驼空间牺点上虚的运动略要素咳（流轧速、责压强豪等）遭随时壶间不错断在输变化法--利-紊赠流运救动要才素脉安动。运动犬要素械的时赵均化皱处理侵：脉动顺值说绝明：①脉动碑值不参能当蒜作微迫量处旱理，相有时床可达乐到时自均值川的三榜分之多一。②脉动抵总是摇三维总的，套虽然蛮主流业是一尊维或罚二维蓝的，灾但均年产生铃三个协方向上的脉厉动速渐度。③脉动首是涡疗体互冈相掺膀混、宅交换陷的结遮果，苗不是疏流体缝分子个的运辰动。注意基：紊流直恒定孝流--气--骨指时坑间平碍均的凯运动稍要素折不随隐时间我而变书化的裙流动它。紊流受非恒劲定流--谅--潮-指省时间跑平均药的运幸动要喇素随湿时间仗而变目化的苏流动候。恒定啄流、稠非恒恐定流尘、流随线、着流束桥、总续流等--氏--史--壁--档对紊编流运匀动要芝素时梁均值晨而言涉。4.殿5.谢3紊流桶中摩般擦切绍应力拘计算紊流遇中切锅应力走=内段摩擦蛋切应爽力+匹附加走切应截力①内之摩擦掀切应胁力-融--漂--认-相邻称两层跳时均座速度央相对懒运动貌所产照生的定粘滞封切应驾力。②附哥加切愧应力--比--密-脉怨动所柔产生鬼。紊流狮附加军切应耐力：（普况朗特虽动量疮传递骂理论岂）紊流贸各流年层间跳存在摔相对雷运动侧，当盏流层矛间发先生质摧点混涝和时什，因朗流速厌的不封同（沾动量传不同阳），何导致笑质点忆横向行运动笋到新犹流层葡时，泼因动论量的茂改变互产生虾对新配流层亏的附饼加切捞应力别--最--紊流庭附加俊摩擦叼切应篮力（雷佣诺应暑力）线。紊流死中的纽奉层流挠底层姑与紊脖流核博心4.华5.畅4.苍1培层流劝底层案（粘清性底贫层）誓：紧靠亡固体陶边界藏的地器方，影由于址管壁盖及流被体粘礼性的饮影响悠，流邪体质窜点流迷速小支，流臭态属纷于层庆流的犹流体慨层。层流帅底层继厚度万--贼--蓄-一般铜只有批十分锹之几岔毫米驰，最考大只嘴有几恳毫米笨。紊流闭核心挥：粘性汇底层川以外快为紊仔流区碧，包回括紊典动充图分发弊展的烛紊流洗流核降区和载紊流夫处于毒发展传状态纺的过哲渡层速（厚订度仅惧百分辉之几报厘米珠）。4.斜5.闲4.方2洒流道贞壁面茧的类邪型绝对枝粗糙饼度ks（

）：将固袋体壁女面上史，粗座糙体幅突出瘦壁面讲的高吉度的乒平均摩值呀。水力属光滑塔管：当层石流底友层的驾厚度

0大于绝对壶粗糙如度ks，流痕体在恨平直通的层券流底辅层的折外缘渣上滑锡动，源象在肿光滑乎壁面群上流暴动一参向，世边壁穷对水联流的厨阻力猴，主物要是桨层流邻底层梯的粘蚁滞力天，这兼种管筋道称摇为水力邀光滑耽管。水力仿粗糙吴管：当层匙流底诞层的拖厚度

0小于绝对笨粗糙庭度ks时，未紊流赵流核稀绕过您突出颤高度谅时，串将形悄成小状漩涡益，边面壁对透水流诱的阻些力主诉要是包由这椒些小或漩涡蓝造成口的，边壁撕粗糙垦度起华主要病的作其用，这种袜粗糙托壁面忙的管浮道，督称为水力图粗糙兵管。过渡邻粗糙滚管：介于欢以上件两者纱之间骂的情穴况，番层流脑底层反的厚井度不贤足以辆完全弯掩盖刑住边得壁粗雨糙度断的影筋响，首但绝周对粗选糙度狮还没耕有起收决定干性的亭作用埋，这赢种粗润糙壁夕面的恋管道巴称为过渡职粗糙画管。4.地5.虏5展紊流浓的流渠速分卖布普朗捎特-么卡门夜对数尽流速渗分布失公式液：水力柜光滑酷管区恩：水力壤粗糙利管区他：§4手.6悦圆管惰中沿撞程阻允力系饮数的同变化否规律尼古尺拉兹院实验针（实蹲验图隶）-捕--浸人工雷粗糙①层流侍区：Re<2鹊30粒0，=援f(Re)，壳=娇64拍/Re，hf∝

1.档0②流态费过渡拜区：23员00畅<Re<4魔00库0③紊流插光滑滩区：=妈f(Re)，hf∝

1.挨75④紊流成过渡锣区：=常f(Re，ks/d)，hf∝

1.廉75氧~2积.0⑤紊流昆粗糙颂区：=话f(ks/d)，hf∝

2.隙0舍维运列夫游公式驱（旧谦钢管逢和铸消铁管璃）：谢才蹦公式贫（明渠）：谢才丢系数例4现－3解：例4毫－4解：§4殿.7雷流芬动的催局部飞水头毙损失局部简水头证损失--告--附发生浙在固埋体边叠界的邪形状革或大裳小急课剧改碎变的室前后惰局部冠范围披内（非唇均匀花流）栽。局部孩损失乞主要费用于葬维持滑漩涡烫运动席，与泰边界析形状蛇有密浊切关遮系。对1筑-1娘、2涉-2仆断面某列伯凑努力团方程诞：例4燥－8解：(3锅