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文档简介

1、第四章 水流阻力和水头损失,4.1 液流边界层及分离现象 4.2 水流阻力与水流能量损失的物理概念 4.3 水流内部能量的传递和转化 4.4 均匀沿程水头损失计算的一般表达式 4.5 沿程阻力系数和谢才系数的确定 4.6 局部水头损失的计算,4.1 液流边界层及分离现象,一、液流边界层(Liquid boundary layer) 1904年，普朗特提出：,两个区域：外部势流(Potential flow)区：理想流体的无旋运动，固体边界很薄的区域：剪切层，流动有旋， 实际流体 很大，需考虑液体的粘滞性，边界层厚度 很薄，,定义： 层流： 理论分析与实验 紊流： 理论分析与实验,二、边界层的分

2、离现象,AC段，顺压区；CB段，逆压区，粘性力与压差力的双重作用，液体倒流。,能量：ac段：压能转化为动能，一部分克服粘性切力所做的功，不产生回流。cb段：动能转化压力势能，克服粘性切力做的功，不足以维持达到b点，粘性是产生水头损失的根源。在分离点：,返回,4.2 水流阻力与水流能量损失的物理概念,一、作用于物体边界上的力 阻力系数 升力 物体在来流方向垂直的投影面积,二、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 hea

3、d 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 。,返回,4.4 均匀沿程水头损失计算的一般表达式,达西-魏斯巴哈公式： 圆管： 沿程阻力系数 1969年，谢才公式： c谢才系数，以m计,返回,4.5 沿程阻力系数(friction velocity)和谢才系数(Chzys coefficient)的确定,1933年，尼古拉兹进行了试验。,一、定性规律,1. 层流， 与理论结果一致， 实验点落在ab上。2. 过渡区，实用意义不大。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，,二、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.阻力平方区： 3.过渡粗糙区：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：,三、穆地图 1938年，蔡克士大，矩形明渠中实验，规律与尼古拉兹相同。,四、谢才系数的计算 曼宁公式： n0.02 R0.5m n糙率 巴甫洛夫斯基公式：,返回,4.6 局部水头损失(Local head loss)的计算,局部水头损

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