第二章-2液体的流态及水头损失及动量定理

1、2-2 液体流动的型态及损失,一、雷诺实验(Reynolds experiment),运动粘度,读：牛,水的运动粘度的经验公式：,上临界流速（不固定，视水流的受 干扰程度不同而不同），层流向紊流转换的临界流速 下临界流速（固定），紊流向层流转换的临界流速,无量纲数，雷诺数,大量实验： 层流 下临界雷诺数，用来判断流态的标准 上临界雷诺数，受水流受干扰程度而定1200040000,二、雷诺数的物理实质,水流的流态由惯性力和粘性力所起的作用大小所决定 紊流：惯性力起主导作用 层流：粘性力起主导作用,层流与紊流的根本区别在于有无流层间的掺混。 由层流转变成紊流的两个必不可少的条件： 涡体（Eddie

2、s）的形成 形成的涡体脱离原流层，掺入邻近的流层。,三、水头损失的物理概念、水头损失的分类,沿程水头损失(Friction head loss) 边界对水流的摩擦阻力损失一部分机械能 流层之间的相互摩擦力损失一部分机械能 紊流、大小尺度不同的旋涡 局部水头损失(Local head loss)，边界层的分离产生旋涡要产生额外的水头损失，由于边界形状突然改变而产生的 。,四、均匀流沿程损失的达西公式计算方法达西魏斯巴哈公式（Darcy-Weisbach equation）：,沿程阻力系数，沿程水头损失系数（Friction factor）,圆管层流的沿程损失系数：,1933年，尼古拉兹在圆管壁上

3、均匀粘结直径为ks的砂粒，进行了试验。ks/d为相对粗糙度。,试验成果分析,1. 层流， 与理论结果一致， 实验点落在ab上（L线）。2. 流态过渡区，T曲线。3.（a）实验点落在直线cd上，紊流光滑区， ， 的不同决定于离开此曲线早晚不同。（b）实验点落在cd线与ef线之间，紊流过渡区，（c）实验点落在ef线右侧，紊流粗糙区，,计算 的经验公式,1.紊流光滑区： 尼古拉兹公式： 布拉休斯公式： 2.紊流粗糙区：,3.紊流过渡区：很复杂，人工粗糙管与自然粗糙管有所区别。 柯列布鲁克公式：,计算的方法： 1）根据Re假设流区： 2）选择相应公式计算 3）根据校核所设流区是否合理，合理结束，不合理

4、重新从1）开始循环试算。,五、均匀流沿程水头损失的谢才公式计算方法,1969年，谢才公式： c谢才系数，,谢才系数的计算 曼宁公式： n粗糙系数，简称糙率， 水力半径R单位为m 适用范围： n0.02、R0.5m； 巴甫洛夫斯基公式：,例 直径为0.9m的钢制管道,长L=1800m，糙率n=0.011，输送重油流量为60000m3/d，试计算管道的沿程损失。,解 R=d/4=0.225m，Q=0.694m3/s， V=1.092m/s， 按曼宁公式： C=70.9 管道的沿程损失=1.896m 按巴甫洛夫斯基公式： C=74.8 管道的沿程损失=1.702m,六、局部水头损失(Local head loss)的计算,圆管突然扩大：,排海管道轴线图如上图，求：管道入口A点的压强水头HA，管道出口E、G的流速VE 、VG。,例,七、动量定理,思考题：1）闸门受到的静水压力 2）闸