(17.1)--第14讲沿程水头损失与局部水头损失的计算.pdf

水力学知识点解析沿程水头损失与局部水头损失的计算圆管中的层流运动，可以看作式由许多无限薄的同心圆筒层一个套一个地运动，因此每一圆筒层表面的切应力都可以用牛顿内摩擦定律来计算。圆管中层流运动及其沿程水头损失=由均匀流沿程水头损失与切应力关系：=2两式联立，并积分：=42+上式表明，圆管层流的流速在横断面上呈抛物线形分布，如右图：当r=r0时，ux=0，代入上式得=g402，将C代入则得圆管流速分布公式：=4（02 2）Vuumaxr0rrr0r流速分布y圆管层流的断面平均流速为：=00202=400（022）202=802=322圆管层流沿程水头损失的公式：=f=322f=32g2此式表明：在圆管层流中，沿程水头损失与断面平均流速的一次方成比例，这与雷诺实验结果一致。若用达西公式来表示则有：=64f=22g=32g2由此可知，圆管层流中沿程阻力系数仅为雷诺数的函数，且与雷诺数成反比。计算沿程水头损失的经验公式谢才公式谢才公式可适用于不同流态和流区，既可适用于明渠水流也可应用于管流。断面平均流速谢才系数水力半径水力坡度CRJCg82Cg8或8gRJC RJv242fhLRgfJhLn为粗糙系数，简称糙率。水力半径R单位均采用m。常用计算谢才系数的经验公式曼宁公式巴甫洛夫斯基公式=116=1y当R1.0 m时，=1.3 当R1.0 m时，=1.5 适用范围：0.1 mR3.0 m，0.011n0.04这两个公式均依据阻力平方区紊流的实测资料求得，故只能适用于阻力平方区的紊流。vnRJ12312QAnRJ2312利用曼宁公式代入谢才公式可得解决复杂工程问题的计算分析方法：（1）计算表达式的内在联系；（2）不同计算方法的选择与互通变换。令：K称为流量模数流量模数=K为流量模式，其值综合反映了断面形状、尺寸和粗糙程度等对输水能力的影响则：22fhQKl=局部水头损失水流在流动的过程中，流向或过水断面有所改变，则水流内部各质点的流速、压强也都要改变，即水流内部结构发生改变。同时，水流内部各质点的机械能也在转化，势能与动能互相转化并伴有能量损失。所以当液体流经这些部位时都要产生局部水头损失。12v1122突然扩大管道的s的确定能量方程1+1g+1122g=2+2g+2222g+ww=j由于动量方程11 22+g21 2=22 11联立求得 j=1 222g（突然扩大的局部水头损失理论公式）突然扩大管道Z1Z2连续性方程11=22突然扩大的局部水头损失理论公式变为：j=1 122122gj=21 12222g令 1=21 122=21 12 为局部水头损失系数局部水头损失公式j=22g