第四章层流和紊流液流阻力和水头损失精选文档.ppt

第四章层流和紊流液流阻力和水头损失本讲稿第一页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.1 概述水头损失的成因与分类：液流阻力与水头损失的关系：水流损失的计算：本讲稿第二页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.2 水头损失的分类一、一、沿程阻力和沿程损失沿程阻力和沿程损失1.1.沿程阻力沿程阻力:在边界的几何形状和尺寸沿程不变或缓变的情况下，在边界的几何形状和尺寸沿程不变或缓变的情况下，流体的内部以及流体与固体边界之间存在沿程不变的内摩擦力。流体的内部以及流体与固体边界之间存在沿程不变的内摩擦力。2.2.沿程损失：由于沿程阻力作功引起的水头损失，用表示。沿程损失：由于沿程阻力作功引起的水头损失，用表示。二、局部阻力和局部损失二、局部阻力和局部损失 1.1.局部阻力局部阻力:流体流经固体边界急剧改变的区域时，流速大小、方向流体流经固体边界急剧改变的区域时，流速大小、方向迅速改变，流动急剧调整产生的流动阻力。迅速改变，流动急剧调整产生的流动阻力。2.局部损失局部损失:流体克服这种局部阻力而产生的水头损失，用流体克服这种局部阻力而产生的水头损失，用 表示。表示。本讲稿第三页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.3 液体运动的两种流态层流和紊流雷诺实验：本讲稿第四页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.3 液体运动的两种流态层流和紊流沿程水头损失 和平均流速 的关系：本讲稿第五页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.3 液体运动的两种流态层流和紊流沿程水头损失 和平均流速 的关系：层流：层流：紊流：紊流：本讲稿第六页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.3 液体运动的两种流态层流和紊流流态的判别雷诺（Reynolds）数：本讲稿第七页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.3 液体运动的两种流态层流和紊流雷诺（Reynolds）数的物理意义：水流的惯性力与黏滞力之比特征流速特征流速特征长度特征长度运动黏滞系数运动黏滞系数本讲稿第八页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.3 液体运动的两种流态层流和紊流非圆管流的雷诺（Reynolds）数：本讲稿第九页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.3 液体运动的两种流态层流和紊流水力要素水力要素1湿周：过流截面与固体边界相接触的线段长度，用表示（实线）。湿周的大小在一定程度上反映了流动阻力的大小，在过流截面面积相同的条件下，湿周越长，流动阻力越大。2水力半径：过流截面面积与对应湿周的比值，用表示。圆管圆管本讲稿第十页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.3 液体运动的两种流态层流和紊流 3当量直径:当非圆管流与某一圆管流的过流能力相当时，即两者的水力半径相同时，圆管的直径为非圆管流的当量直径，用 表示。对于非圆管流动，其下临界雷诺数为若采用水力半径来定义雷诺数，则本讲稿第十一页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.4 均匀流基本方程切应力与沿程损失的关系 本讲稿第十二页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.4 均匀流基本方程切应力与沿程损失的关系 本讲稿第十三页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.4 均匀流基本方程摩阻流速 本讲稿第十四页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.4 均匀流基本方程切应力的分布 本讲稿第十五页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动圆管均匀层流流速分布流速分布 本讲稿第十六页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动圆管均匀层流流量流量 哈根泊肃叶定律：哈根泊肃叶定律：本讲稿第十七页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动圆管均匀层流断面平均流速断面平均流速 本讲稿第十八页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动圆管均匀层流沿程损失沿程损失hf及沿程水头损失系数及沿程水头损失系数 理论验证了雷诺实验结果理论验证了雷诺实验结果本讲稿第十九页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动圆管均匀层流沿程损失沿程损失hf及沿程水头损失系数及沿程水头损失系数 本讲稿第二十页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动圆管均匀层流动能校正系数动能校正系数 和动量校正系数和动量校正系数 本讲稿第二十一页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动二元明渠均匀层流流速分布流速分布 本讲稿第二十二页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动二元明渠均匀层流流速分布流速分布 本讲稿第二十三页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动二元明渠均匀层流流量和断面平均流速流量和断面平均流速 单宽流量单宽流量本讲稿第二十四页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动二元明渠均匀层流沿程水头损失沿程水头损失 本讲稿第二十五页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动沿程水头损失的一般公式 达西达西-威斯巴赫（威斯巴赫（Darcy-Weisbach)Darcy-Weisbach)公式公式本讲稿第二十六页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动摩阻流速 本讲稿第二十七页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.5 层流运动例4.1 本讲稿第二十八页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流的脉动现象和时均概念紊流的特点(1)有涡性(2)不规则性(3)扩散性(4)三元性(5)耗能性(6)连续性 本讲稿第二十九页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流的脉动现象和时均概念 激光流速仪激光流速仪本讲稿第三十页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流的脉动现象和时均概念 时均恒定时均恒定时均非恒定时均非恒定本讲稿第三十一页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流切应力 普朗特混合长理论普朗特混合长理论紊流的动量传递理论和掺长紊流的动量传递理论和掺长本讲稿第三十二页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流切应力 质量质量动量动量冲量冲量本讲稿第三十三页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流切应力 假设动量交换经过一定距离后假设动量交换经过一定距离后一次完成一次完成假设脉动流速与时均流速差成假设脉动流速与时均流速差成比例比例.本讲稿第三十四页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流切应力 本讲稿第三十五页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流的黏性底层 本讲稿第三十六页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流运动紊流的水力光滑与水力粗糙 绝对粗糙度绝对粗糙度相对粗糙度相对粗糙度水力光滑面水力光滑面水力过渡粗糙面水力过渡粗糙面水力粗糙面水力粗糙面本讲稿第三十七页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流的流速分布对数流速分布 本讲稿第三十八页，共五十五页对数流速分布 第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流的流速分布本讲稿第三十九页，共五十五页对数流速分布 第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流的流速分布光滑管光滑管粗糙管粗糙管本讲稿第四十页，共五十五页指数流速分布 第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流的流速分布例例4.2,4.2,例例4.34.3本讲稿第四十一页，共五十五页黏性底层的厚度 第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流的流速分布本讲稿第四十二页，共五十五页黏性底层的厚度 第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流的流速分布本讲稿第四十三页，共五十五页黏性底层的厚度 第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流的流速分布理论厚度理论厚度本讲稿第四十四页，共五十五页黏性底层的厚度 第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.7 紊流的流速分布黏性底层黏性底层过渡层过渡层紊流核心紊流核心本讲稿第四十五页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.9 尼古拉兹试验本讲稿第四十六页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.9 尼古拉兹试验本讲稿第四十七页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.10 谢才公式本讲稿第四十八页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.11 局部水头损失本讲稿第四十九页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.11 局部水头损失S方向的压力：A1上的压力，p1A1；A2上的压力，p2A2；A2 A1，p1（A2A1）重力，摩擦阻力不计 本讲稿第五十页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.11 局部水头损失S方向的压力：A1上的压力，p1A1；A2上的压力，p2A2；A2 A1，p1（A2A1）重力，摩擦阻力不计 本讲稿第五十一页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.11 局部水头损失本讲稿第五十二页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.11 局部水头损失本讲稿第五十三页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.11 局部水头损失本讲稿第五十四页，共五十五页第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失4.11 局部水头损失例例4.54.5（两个）（两个）本讲稿第五十五页，共五十五页