人力资源管流流速.pptx

人力资源管流流速人力资源管流流速,重点：粘性流体的两种流动状态及其判别的标准、层流、紊流、粘性总流的伯努利方程、沿程损失、局部损失、总损失、沿程损失系数、局部损失系数、管路水力计算,难点：紊流流动、莫迪图第十章,粘性流体的一元流动,2,实际流体都是粘性流体。粘性流体有两种流动状态：层流、紊流。层流问题可理论求解，紊流问题还只能靠经验、实验方法解决。前面所学的几个基本方程式，连续性方程可直接采用，适用与理想流体的方程应加以修正。,爆形勤脯周洼候峦侈潜仪诊恿喳允胸祁役绢肠仆榆式捷秃栅尧磊伏歉烁赣管流流速管流流速第1页/共50页4-1,粘性流体的两种流态,在不同的初始和边界条件下，粘性流体质点的运动会出现两种不同的运动状态，一种是所有流体质点作定向有规则的运动，另一种是作无规则不定向的混杂运动。前者称为层流状态，后者称为湍流状态（别称紊流状态）。首先是英国物理学家雷诺在1883 年用实验证明了两种流态的存在，确定了流态的判别方法。第四章,粘性流体的一元管流,3憨串讯吴讣扬庄时哈现总焦拿墅骗炔奴甲豌台锅函浓埔纯硼良汹宛赏庆锭管流流速管流流速第2页/共50页一、雷诺实验如图为雷诺实验装置。第四章,粘性流体的一元管流,4遥笛浮霉赐仁盾权褒淮关剪树滴扳螟渣笑撤移堵限哆陈须剔坤乒坦壹摇骨管流流速管流流速第3页/共50页,当阀门开大到一定程度，颜色水不再保持完整形态，而破裂成如c所示的杂乱无章、瞬息变化的状态。这说明此时管中流体质点有剧烈的互相混杂，质点运动速度不仅在轴向而且在纵向均有不规则的脉动现象，此为紊流状态。,打开阀门当玻璃管中流速较小时，可看到颜色水在玻璃管中呈明显的直线形状且很稳定，这说明此时整个管中的水都是作平行于轴向流动，流体质点没有横向运动，不互相混杂，为层流状态，如a所示。,将阀A逐渐开大颜色水开始抖动，直线形状破坏，为过渡状态，如b所示。abcLaminar,flowTurbulent,flow第四章,粘性流体的一元管流,5纵挪姓祖大斌羞烃央硕纂膨勒绢恐疟茨释掉鸥哮乓扳陇膨哩肌喇哆瞎副空管流流速管流流速第4页/共50页二、流态的判别,如果此时将阀门关小，紊乱现象逐渐减轻，管中流速降低到一定程度时，颜色水又恢复直线形状出现层流。上临界流速,：从层流变紊流时的平均速度。下临界流速,：从紊流变层流时的平均速度。,由雷诺实验，流体呈何种运动状态与管径、流体的粘度以及速度有关。如果管径或运动粘度改变，则临界流速也随之而变，但,却是一定的。将这一无量纲数称为雷诺数Re，对应于上、下临界流速有上、下临界雷诺数第四章,粘性流体的一元管流,6抉紊追寅荷璃肌毅淳谎词血忠继春臂劈动闸被跋阳橇询效遏芋瘤稗绿掌腰管流流速管流流速第5页/共50页,雷诺通过实验知：下临界雷诺数为一定值(2300)，而上临界雷诺数与实验遇到的外界扰动有关(高达13800)。又过渡流不稳定，所以一般以下临界雷诺数判别流态，即：,例：水在内径0.1m的管中流动，流速,，水的运动粘度,，试问水在管中呈何种流动状态？假若管中的流体是油，流速不变，运动粘度,，试问油在管中呈何种流动状态？时，管中是紊流。时，管中是层流；解：流动的是水时，,流动的是油时，,紊流,层流,第四章,粘性流体的一元管流,7快帕唁唯骸能鳃炮税胜疮娃殴祷谱沮蜀瞄形缉姬审眷互叼伍挽曳掺兄窍培管流流速管流流速第6页/共50页4-2,圆管中的层流,问题：讨论不可压缩粘性流体在等截面水平直圆管中的定常层流运动,如速度分布、流量、最大速度等。,如图，在定常流动中，作用在圆柱流束上的外力在x方向的投影和为零。即,又粘性流体作层流运动，满足牛顿内摩擦定律,，代入上式得：第四章,粘性流体的一元管流,8兽捡药劣恒鸡砍腿鞋讯乳投尖氧哺檬铣皿吴剩誉擎卒刚创仕著迈渊瓢阂垄管流流速管流流速第7页/共50页,1.,速度分布对上式积分得:上式为圆管层流的速度分布公式，表明断面速度沿半径r呈抛物线分布，如上图。因时，所以，代入上式可得:当时,速度最大,即代入速度分布,得最大速度:第四章,粘性流体的一元管流,9术族妈械炎庭尿诲蜘点凶羽赘跳淑捻霹竿岩敲痹寨察坛醛任筋咬碍纬搀弄管流流速管流流速第8页/共50页,2.流量和平均流速,由速度分布可求通过断面的流量q。如右下图半径为r处宽度为dr的微小环形面积流量为,，则通过断面的总流量为管中平均流速为所以管中流量为可见，又因为，第四章,粘性流体的一元管流,10缠淖伸邮藐使叔喜判钾担落朝骡纹急邦抄辑祈矾子顿阑阶试弃榨玛孟匠拴管流流速管流流速第9页/共50页4-3,圆管中的湍流一、时均速度和脉动速度由雷诺实验知，流体质点作复杂的无规律的运动。流体作湍流运动时，运动参数随时间不停地变化。如图，瞬时速度随时间t不停地变化，但始终围绕一“平均值”脉动，这种现象称为脉动现象。,如取时间间隔T，瞬时速度在T时间内的平均值称为时均速度，可表示为瞬时速度为：式中,为脉动速度,且：第四章,粘性流体的一元管流,11阁淮恬诗马劫贰涸没像扦吗特轴迪蚊胖莫隆压普桩球条癣她挖涟郎矛狱做管流流速管流流速第10页/共50页,类似地，其它运动参数也可时均化处理。由上讨论可知，湍流运动总是非定常的，但从时均意义上分析，可认为是定常流动。如：普通的测速管（皮托管等）、普通的测压计（压力表、液柱比压计等）所测的为速度、压力的时均值。,某些研究中，仅知道时均值不够，还需涉及湍流的脉动性。例如研究湍流切应力时要考虑脉动引起附加力。又如研究粉尘的扩散规律、结构物风致振动、风洞试验的结果等都和气流“脉动的程度”有很大的关系。引入湍流度作为衡量气流的脉动程度大小的尺度：,旧式风洞：1.75，,新式风洞：0.2，800米高处的自由大气：0.03。,风洞的湍流度对阻力和边界层的试验均有很大的影响，因此要尽量降低其湍流度，使之与天然气流的湍流度接近。,第四章,粘性流体的一元管流,12挛侯赊忧中傀磅莆捅静烷圈婴室搔漫迈脆截赦烁钎汽罢涪伟研结也遮琢熙管流流速管流流速第11页/共50页二、湍流应力,牛顿内摩擦定律,适用于层流。对于湍流，速度不仅沿轴向还有侧向值，但采用时均速度，仍可将其看成一层一层的流动。对于湍流，除了流层相对运动引起的摩擦力之外，还有流体质点相互混杂而产生的附加应力。即湍流中的切向应力可表示为：普朗特混合长度,：流体两层之间的距离，流体质点上下跳动的距离（未碰撞前的）。由科学家普朗特提出的混合长度理论得到的，运用动量定理推得；其值亦可实验测得。,圆管内湍流：l=ky，k=0.40.41即：由粘性引起的切应力,及附加切应力,组成。其中，附加切应力：第四章,粘性流体的一元管流,13鼻默象诞呸孟纷镊矮架唤迭迫携桑炭冕爱刘瘟盂刹榜眉耍球箔儒涸颇颤眯管流流速管流流速第12页/共50页三、圆管中湍流的速度分布,紊流由于上下层存在能量交换，时均速度分布较层流均匀，一般认为有对数分布和指数分布，通过实验和假设提出的。湍流速度对数分布规律,根据尼古拉兹的实验结果和普朗特混合长度理论可推导出圆管湍流的对数分布：式中,称为壁面摩擦速度，y是离壁面的垂直距离，,壁面切应力。第四章,粘性流体的一元管流,14阐槽茂餐劣迹部吼应椰嘘慎德摔佩咀牵窜楔类粘瞥既川奋癸瘩岛籍铆拢帚管流流速管流流速第13页/共50页湍流指数分布规律式中,为轴心最大速度，n与Re有关,。,根据Re=105,前后的实验数据导出的指数形式分布律为：,系数高达0.87，速度分布比层流（系数0.5）均匀。,第四章,粘性流体的一元管流,15笋圃太吟挟躇桨织钢煌甄扛舶职乔漾淘酪垦任紫搪协湾坦出痪兵陆糜垛狡管流流速管流流速第14页/共50页四、湍流结构组成,湍流由三部分构成：层流底层紧贴固体壁面，受壁面限制，很薄一层,仍为层流；过渡区由层流到紊流的过渡区；湍流核心区域(湍流区)紊流充分发展部分。第四章,粘性流体的一元管流,16瞻跋坡毛钧梧竖帚砸论榴毫澈郁脚货船吼瑶炭盼莫盔簿球掠捏敞舆澜秘消管流流速管流流速第15页/共50页五、水力光滑管,水力粗糙管,水力光滑管：当层流底层厚度完全淹没了管壁绝对粗糙度时，充分发展湍流核心区域处于“光滑”的管壁中流动，称水力光滑管。,湍流水力粗糙管：管壁的粗糙度有一部分或大部分暴露在紊流区中，流体流过凸出部分，将引起漩涡，造成新的能量损失。,推荐层流底层厚度的半径验公式：其中，d管道直径，mm；沿程阻力系数,。第四章,粘性流体的一元管流,17棘闺蜕镶猪虑挨流炼驴鉴势南钵皑冀房侧愈坠门滞眼匀易带耿裁嘛焊锯梭管流流速管流流速第16页/共50页4-4,粘性流体总流的伯努利方程一、理想流体总流的伯努利方程为：,其中，下标1、2代表缓变流的两个有效截面。二、粘性流体总流的伯努利方程为：,第四章,粘性流体的一元管流,18纯很糕盛钎蛙嫩惭堑淤绊锨讯矣泡桐篷千底牢壬淄踢喳在昼耿探篷旋熏满管流流速管流流速第17页/共50页,由于平均速度是由流量相等定义的，并不满足伯努利方程的动能相等，该项应加上修正系数，由于近似等于1，常取=1。并将速度上的一横省去，写作：其中，下标1、2仍代表缓变流的两个有效截面，hw1-2表示单位重量流体从1截面到2截面所消耗的能量损失水头。这就是粘性流体总流的伯努利方程。第四章,粘性流体的一元管流,19辽涤移际廊隅奇埔潍胃辊土报譬芹惦扇恿违蕴琅宰蜀阎饥赏聊杂穗拈训异管流流速管流流速第18页/共50页三、能量损失：,实际流体流动，由于粘性造成的能量损失可分为沿程损失和局部损失。,1.,沿程损失：流体沿着管路流动时，由于管壁上摩擦阻力的存在，产生的能量损失。全长分布的摩擦损失。这个能量损失用水头表示为：达西威斯已赫公式,其中，沿程阻系数，它与管内流体的粘性系数、流速、管径及管壁粗糙度有关。无因次数。l,管长，d,管径，v,管内流速。,从上式可见，同样条件下，管越长，流速越大，沿程损失越大。第四章,粘性流体的一元管流,20邪呈帮垂朴扰偶坟昂馆瞄淘婪琅桂揪毫邢铬甚夺美溃初晓喝罢饱劣标冷般管流流速管流流速第19页/共50页,其中，为局部阻力系数，根据不同的管件由实验确定。,v,一般采用流过局部装置以后的流速。,2.局部损失：流体流经局部障碍装置（如弯头、阀门、扩大或缩小管、扩散管、分支管、过滤网等）时，由流体微团发生碰撞，产生旋涡，损失了机械能，发生在局部范围，称为局部损失。由管道局部变形，局部装置引起的。第四章,粘性流体的一元管流,21芳床绵惊衫渺荒的兑欠蛆笺奸册茵盟书冬吁垃犬相扯围擂若店捶灼忆舍轨管流流速管流流速第20页/共50页,实验时，,已知，测得,，算出,，由上式计算出管道的。4-5,管流水头损失沿程能量损失用水头表示为：求解的关键是沿程损失系数，由实验确定：而一、沿程水头（阻力）损失第四章,粘性流体的一元管流,22朵粒岗彪刹钝故茹冠阴靡洛语嫁羌各桂必砖抑鞘拂搜斌抨羽鼎篙逛蹬慌噶管流流速管流流速第21页/共50页（一）尼古拉兹实验,尼古拉兹在管壁上粘结颗粒均匀的砂粒，做成人工粗糙管,整个管壁各处粗造度是均匀的、相等的,。对不同管径、不同流量的管流进行了实验，六种相对粗糙度，雷诺数范围500106,得出如图所示的尼古拉兹实验曲线。,曲线以对数形式给出，而坐标标出的值为实际的、Re值，所以坐标值不均匀分布。此曲线可分成五个区域，不同的区域内用不同的经验公式计算值。第四章,粘性流体的一元管流,23冒糕族巴共养妆契寝甘峙脖横甫隋躁抬总赖俩栖衰懂炕幻抒梅元触两汽涎管流流速管流流速第22页/共50页1.,层流区：2.,湍流过渡区：3.,湍流水力光滑区：4.,湍流水力过渡区：5.,湍流水力粗糙区：（阻力平方区域）第四章,粘性流体的一元管流,24沪个隔妹腑恿蹋矮基尉泊晃扼坡萎咆寻潍酝称医寐街卡崩摆废搂捂慰籍千管流流速管流流速第23页/共50页用尼古拉兹公式：（二）莫迪图,莫迪图与尼古拉兹长图一样分五个区域，适用与各种工业管道。,莫迪图是这样得到的：通过实验求出管道值：计算出粗糙度，定义为该工业管道的粗糙度。,第四章,粘性流体的一元管流,25墙脑呼奉颐凌贴地孟际调坷题静嚏冲倘韦拆询当晤测卷劝杨询锗员颜拧传管流流速管流流速第24页/共50页已知某一相对粗糙度,的沿程损失系数,曲线，作图求在雷诺数为,时的沿程阻力系数,值。第四章,粘性流体的一元管流,26淬社此后遁颤频形道腿叙铸袜蚤募嗽贰施阅涯绑缄询耶么肘逆痈娃吧畔抉管流流速管流流速第25页/共50页求沿程损失系数的一般步骤：层流湍流查莫迪图第四章,粘性流体的一元管流,27盅握配歧寐砾挪底虚唤近碧辞竞厩岩奶欣烤情傻赴靳驼娜设甫毗镁镰窘卡管流流速管流流速第26页/共50页二、,局部阻力系数,要求局部水头损失,，关键在于局部阻力系数的确定。只有管道截面突然扩大可用解析方法求得局部阻力系数，绝大部分都由实验确定。,局部装置的局部阻力系数可查有关手册（水力学手册）确定。第四章,粘性流体的一元管流,28止灸溃彤渭讥皆泵鲜奠棵统膳焦滞翰桂稚颠孪茬大桶尖赎锐呵遮牟停颂坊管流流速管流流速第27页/共50页,例1,如在直径5.5cm和长度为150m的水平方向铸铁管中，流过,的煤油或苯，它们的温度为,试比较沿程损失。煤油:苯:,流过煤油：流过苯：解：查莫迪图，得：（紊流粗糙管过渡区）。层流湍流第四章,粘性流体的一元管流,29汇奔珐泡拾畸吨弧接钦怨栽茅刁昂犬齿帕狮尚沙哆尹牧宇哈猎罚邢歇洲善管流流速管流流速第28页/共50页,煤油柱苯柱,解：取,直角弯头的局部损失系数为：,，则：,例2,如例1的管道中加一直角弯管，求局部损失。,煤油：,苯：,第四章,粘性流体的一元管流,30女右冰靖鸳珍撤搜顷妆臂逃滦暖挥劈畦翠除践曼陈韧罩屑谋仕绝亮惨来琢管流流速管流流速第29页/共50页三、,能量损失的叠加原则,那么对于整个管解其总能量损失等于所有沿程能量损失与局部损失之代数和，即：而忽略它们之间的相互影响满足工程精度的要求。第四章,粘性流体的一元管流,31挝乳崔颧奏绥猖漫匣淡吴叭象蝴童怜讨痴陪滴必株研喉狄妆摘颧虏椎垒筋管流流速管流流速第30页/共50页,本章管路损失的确定，目的为了进行管路设计，即管路水力计算。将粘性总流的伯努利方程、沿程损失、局部损失和能量总损失的计算式综合起来，解决管路设计问题。4-6,管流水力计算一、管路分类,管路有简单的，有复杂的。,1按计算特点或能量损失分：长管、短管。,1）长管：总水头损失中绝对部分为沿程损失，局部损失可忽略不计，一般以局部损失小于5%为界限。,2）短管：水头损失中，沿程损失、局部损失各占一定比例，即总水头损失中沿程及局部损失均应计入。第四章,粘性流体的一元管流,32柠独贷蕾氓抬拿札躯烬懊极莱绘躁殴租演钾吗吟腾图困哩账隐桨胜征枢蒜管流流速管流流速第31页/共50页,2按结构特点或组成结构分：简单管路，复杂管路,1）简单管路：等径、无分支管路系统。,2）复杂管路：除简单管路以外的管路系统,3复杂管路按管路组合形式、出流情况等又分4类：,1）串联管路：指不同直径管段彼此首尾相接组成的管路系统。,2）并联管路：指有共同起始及汇合点的管段所组成的管路系统。,3）分支管路：各支管只在流体入口或出口处连接在一起，另一端不相连。,4）网状管路：若干管道相互连接组成一些环形回路，而节点处流出的流量来自几个回路管道。第四章,粘性流体的一元管流,33辉蔽增篓缔潮投呛仁殉犯岗症忱迢撑巩募玛拥蝉被叭礁蠕塞挟桑缴孽协径管流流速管流流速第32页/共50页,不论是哪类管路，其水力计算都离不开叠加原则公式。但不同结构的管路，水力计算具有不同的特点。每个分管路的水力计算又可当成长管或短管来计算。二、不同结构管路水头损失计算特点：,1）串联管路：(Series,Connection,Pipeline),ABQ1,hw1Q2,hw2Q3,hw3第四章,粘性流体的一元管流,34,串联管路特点：各管段流量相等，总水头等于各段沿程损失之和。如图有：沏肇碳蓄袍祷辐仍孙汀滑仟耐证箕盔蓬碳缅木造莱奥亚邀庚苛帐叼掣介庞管流流速管流流速第33页/共50页2）并联管路：(parallel,connection,pipeline),并联管路特点：各分路阻力损失相等，总流量等于各分路流量之和。如图有,需要注意并联管路各管段上的水头损失相等，并不意味着它们的能量损失也相等。,ABQQ1,hw1Q2,hw2Q3,hw3第四章,粘性流体的一元管流,35勾湍妇产忌聪棠钞稍妇掀糯雍遁珊汁后蛛人费庸墅故顽矽入贫晤室鸣等激管流流速管流流速第34页/共50页三、管流水力计算分类,已知影响管路水头损失的因素有：,管路计算的目的是为了设计合理的管路系统，尽量减小能量消耗，节约能源，最大幅度地节省原材料，降低成本，进行管路设计。,对于要设计的管路系统：管内流动的流体已知，即、已知，采用的结构形式定下来，定下来（管材确定），则：,因此，管路计算可分为以下几类：第四章,粘性流体的一元管流,36曼诡兰牟踞酪椭质湃鱼时疲弹椽指就哲暮个剿狼馏械唱匹厘刨净赖斯啡公管流流速管流流速第35页/共50页,1 管路水力计算分类,1）已知管道尺寸L、d和所需流量Q，求hw。即确定管路总水头损失或确定所须的供液水头。,2）已知管道尺寸L、d和供液水头或允许的水头损失hw，求实际可以获得的流量或能否达到要求的流量Q。,3）已知实际具有的作用水头hw和所需流量Q，管长L给定，求管径d（选择管径）,4）已知hw、Q和d，求L（确定管长）。,在工程上，前三类问题遇到较多，对于他们分别讲一下怎样解决。第四章,粘性流体的一元管流,37践签测冠成桓歪铬并碰演樟旱引抚箕房企绳瘪徐施棘配半赴涌秽锥佯迅馈管流流速管流流速第36页/共50页,取软管等效粗糙度,，水的动力粘性系数,，不计空气阻力。,例3,有一直径d=8cm的救火软管，长L=30m，救火时喷嘴与地面成,角喷射，欲获得10m高射程，试求水泵所需压头？,假定喷嘴直径等于救火软管直径；,假定喷嘴直径等于2.5cm。,本章管路损失的确定，目的为了进行管路设计，即管路水力计算。关于管路水力计算的更多细节，如管路分类及其水力计算特点、管路水力计算分类等等，请参见其它书籍，在此直接举例，将粘性总流的伯努利方程、沿程损失、局部损失和能量总损失的计算式综合起来，解决管路设计问题。第四章,粘性流体的一元管流,38驾催薄劲星自屑贪减渗塔研岛偶仙上芝乏聘增郭震碑酶递戍糜壕匈蔫篓姑管流流速管流流速第37页/共50页,解：假定水进入泵前静止，以泵所在水平面为基准面，设水泵提供压头为hs,（待求）,，救火软管中沿程损失为hf,，局部损失忽略不计。列泵入口前液面至喷嘴出口截面的伯努利方程（提供能量左边）：,求出式中管道速度v,和喷嘴出口速度vj是关键。列喷嘴及射程最高点的伯努利方程：解得：又有连续性方程：根据题意，管道流速v与喷嘴出口直径dj有关。泵泵10m第四章,粘性流体的一元管流,39氖搽藕数南传梳精隙硷穴馈苦坠室凡耿臣港暖历彰叶命暑瞪攫沂抱狂黄烬管流流速管流流速第38页/共50页查莫迪图得：=0.038。,所以：,其中，hf=189.9m 水柱。此值太大，不合理。,紊流,喷嘴直径等于救火软管直径紊流查莫迪图，近似取：=0.038,所以：,其中，hf=1.8m水柱。合理。实际上喷嘴尺寸小于软管尺寸。第四章,粘性流体的一元管流,40鉴肄迁影税馏担蛋盯蕊胯雅遁函膏摇甥缠攫矩拯统傈饥辗撕邢窃次铭彦闸管流流速管流流速第39页/共50页,例4,已知:,d10cm,，l400m,的旧无缝钢管，比重为0.9、=10,-5,m2/s,的油，压力降为,，求：管内流量Q。,解：摩迪图完全粗糙区的0.025,设10.025,则：查摩迪图得20.027,重新计算速度查摩迪图得20.027，取第四章,粘性流体的一元管流,41簧罕殖锌散尤佰妆椒过字腑狙洋救未颁札汰卞谅入前盼媒蓉铭扁宫兴诀侄管流流速管流流速第40页/共50页,迭代求解过程：,1.,假定初始值1为完全阻力平方区域的值，代入流速表达式，求出第一次迭代速度V1,同时可得Q1；,1V1Q1、Re1,2.,用V1计算的Re1值，确定流动状态，得到下一次迭代的2；,然后，由2V2Q2、Re2，比较Q2与Q1，如果两者已非常相近，终止迭代，取Q1即为所求；,3.否则，继续循环第二步，迭代下去。,第四章,粘性流体的一元管流,42聂力眷肝费诗悟蛋岁晰烯妓疹学姨坷循噬倪枫府氢咳港泛霖派既屈翟汁儒管流流速管流流速第41页/共50页,此管路局部损失所占比例很小，忽略不计，则:,例5,有二水库，相距10km，水位差30m，管系连接如图所示。前4km为单管，后6km为两根并联管。假定管径都相等，沿程水头损失系数=0.03，如欲使管内流速不超过1.5m/s,则管径应取多大？,解：列两液面间伯努利方程：因此取，则此例沿程损失系数已知，不须求出。应用并联管路水力计算特点。,对于并联管路：，代入上面的(1)式：所以ABC30m能量损失特点：流量特点：第四章,粘性流体的一元管流,43贯烤獭麓沸栖智懦卓骏斜抬舜呜假狙颗碰蔚蜗哑傀琅晚琴拢坯困挚刃后迂管流流速管流流速第42页/共50页4.7 管路中的水击管路中的水击 水击（又名水锤）：水击（又名水锤）：水击（又名水锤）：水击（又名水锤）：在在在在有有有有压压压压管管管管道道道道中中中中的的的的流流流流速速速速发发发发生生生生急急急急剧剧剧剧变变变变化化化化时时时时，引引引引起起起起压压压压强强强强的的的的剧剧剧剧烈波动，并在整个管长范围内传播的现象。烈波动，并在整个管长范围内传播的现象。烈波动，并在整个管长范围内传播的现象。烈波动，并在整个管长范围内传播的现象。一、水击的物理过程一、水击的物理过程一、水击的物理过程一、水击的物理过程 1 1、第第第第一一一一过过过过程程程程（），压压压压缩缩缩缩波波波波向向向向水水水水池池池池传传传传播播播播 2 2、第第第第二二二二过过过过程程程程（），膨膨膨膨胀胀胀胀波波波波向向向向阀阀阀阀门门门门传传传传播播播播 3 3、第第第第三三三三过过过过程程程程（），膨膨膨膨胀胀胀胀波波波波向向向向水水水水池池池池传播传播传播传播 4 4、第第第第四四四四过过过过程程程程（），压压压压缩缩缩缩波波波波向向向向阀阀阀阀门门门门传播传播传播传播 其中，其中，其中，其中，c c是水击波速，是水击波速，是水击波速，是水击波速，L L是阀门与水池间的管长。是阀门与水池间的管长。是阀门与水池间的管长。是阀门与水池间的管长。在在在在 瞬瞬瞬瞬时时时时，如如如如果果果果阀阀阀阀门门门门仍仍仍仍然然然然关关关关闭闭闭闭，则则则则水水水水击击击击波波波波将将将将重复上述四个传播过程。重复上述四个传播过程。重复上述四个传播过程。重复上述四个传播过程。第四章,粘性流体的一元管流,44督踩蠢害纵常嘴悲睡灼椰瘩濒悠冻敝枯闸杯青女烦垢水膏多糊丹反糠买雨管流流速管流流速第43页/共50页 二、直接水击与间接水击二、直接水击与间接水击二、直接水击与间接水击二、直接水击与间接水击 水水水水击击击击的的的的相相相相：水水水水击击击击波波波波自自自自阀阀阀阀门门门门向向向向水水水水池池池池传传传传播播播播并并并并反反反反射射射射回回回回到到到到阀阀阀阀门门门门所所所所需需需需的时间，以的时间，以的时间，以的时间，以 表示，两相为一个周期。即表示，两相为一个周期。即表示，两相为一个周期。即表示，两相为一个周期。即 直直直直接接接接水水水水击击击击：若若若若阀阀阀阀门门门门的的的的关关关关闭闭闭闭时时时时间间间间 ，则则则则水水水水击击击击波波波波还还还还没没没没有有有有来来来来得得得得及及及及自自自自水水水水池池池池返返返返回回回回阀阀阀阀门门门门，阀阀阀阀门门门门已已已已关关关关闭闭闭闭完完完完毕毕毕毕。那那那那么么么么阀阀阀阀门门门门处处处处的的的的水水水水击击击击增增增增压压压压，不不不不受受受受水水水水池池池池反反反反射射射射的的的的减减减减压压压压波波波波的的的的消消消消弱弱弱弱，而而而而达达达达到到到到可可可可能能能能出现的最大值。出现的最大值。出现的最大值。出现的最大值。间间间间接接接接水水水水击击击击：若若若若阀阀阀阀门门门门的的的的关关关关闭闭闭闭时时时时间间间间 ，则则则则水水水水击击击击波波波波已已已已从从从从水水水水池池池池返返返返回回回回阀阀阀阀门门门门，而而而而关关关关闭闭闭闭仍仍仍仍在在在在进进进进行行行行。那那那那么么么么，由由由由于于于于受受受受水水水水池池池池反反反反射射射射的减压波的消弱作用，阀门处的水击增压比直接水击小。的减压波的消弱作用，阀门处的水击增压比直接水击小。的减压波的消弱作用，阀门处的水击增压比直接水击小。的减压波的消弱作用，阀门处的水击增压比直接水击小。因此，工程上应尽可能避免发生直接水击。因此，工程上应尽可能避免发生直接水击。因此，工程上应尽可能避免发生直接水击。因此，工程上应尽可能避免发生直接水击。第四章,粘性流体的一元管流,45室闪浴丛平愉睁申稿废甭蝗悯扬温高浩陪攘勾芹袋成椿秦变伺谓沟尧饭洗管流流速管流流速第44页/共50页 三、最大水击压强与水击波速三、最大水击压强与水击波速三、最大水击压强与水击波速三、最大水击压强与水击波速 直接水击最大压强：直接水击最大压强：直接水击最大压强：直接水击最大压强：间接水击最大压强：间接水击最大压强：间接水击最大压强：间接水击最大压强：式中：式中：式中：式中：v v指被改变的流速值；指被改变的流速值；指被改变的流速值；指被改变的流速值；c c水击波速。水击波速。水击波速。水击波速。水击波速：水击波速：水击波速：水击波速：式中：式中：式中：式中：KK液体体积模量；液体体积模量；液体体积模量；液体体积模量；E E管壁材料的弹性模量；管壁材料的弹性模量；管壁材料的弹性模量；管壁材料的弹性模量；e e管壁厚度；管壁厚度；管壁厚度；管壁厚度；d d管道内径。管道内径。管道内径。管道内径。四、减少水击影响的措施四、减少水击影响的措施四、减少水击影响的措施四、减少水击影响的措施适当延长阀门开启时间，使适当延长阀门开启时间，使适当延长阀门开启时间，使适当延长阀门开启时间，使 。尽量采用管径较大的管道，减少管内流速。尽量采用管径较大的管道，减少管内流速。尽量采用管径较大的管道，减少管内流速。尽量采用管径较大的管道，减少管内流速。第四章,粘性流体的一元管流,46车掠绝恶狞云箍姬显喊夹最煞虑玫本仰芋终赞帘镐侣蝉雨杠败又关袁络净管流流速管流流速第45页/共50页缩短管道长度，使管中水体质量减少。缩短管道长度，使管中水体质量减少。缩短管道长度，使管中水体质量减少。缩短管道长度，使管中水体质量减少。在管道适当位置上设置蓄能器，对水击压强起缓冲作用。在管道适当位置上设置蓄能器，对水击压强起缓冲作用。在管道适当位置上设置蓄能器，对水击压强起缓冲作用。在管道适当位置上设置蓄能器，对水击压强起缓冲作用。在管道上安装安全阀，以便出现水击时及时减弱水击压在管道上安装安全阀，以便出现水击时及时减弱水击压在管道上安装安全阀，以便出现水击时及时减弱水击压在管道上安装安全阀，以便出现水击时及时减弱水击压强的破坏作用。强的破坏作用。强的破坏作用。强的破坏作用。第四章,粘性流体的一元管流,47遮强潦扯少彤还炕分你啄汲笨膳孰粪续悟湘滤塔捌渔积粉蒸惯辉寄猾秀骑管流流速管流流速第46页/共50页小结：一、概念能量损失、沿程损失、沿程损失系数、局部损失、局部损失系数、层流流动、紊流流动、圆管雷诺数、圆管层流流动、时均速度、脉动速度、紊流切应力、附加切应力、普朗特长度、层流底层、圆管紊流流动、水力光滑管、水力粗糙管、尼古拉兹图、莫迪图第四章,粘性流体的一元管流,48单棺役灵酋盖箱始鸣揍悼滞滞帐枪果撵衣诞拯丰螺挞还士本影骂查绕她犊管流流速管流流速第47页/共50页二、表达式1.,粘性总流的伯努利方程：2.,沿程损失：3.,局部损失：4.,能量总损失：5.,串联管路水力计算特点：第四章,粘性流体的一元管流,49土真浇疡簧秤榷塘吃爵郊棕备恢酥脚域春炒裤新涕姓代押屯瘤凳窘拴焙躲管流流速管流流速第48页/共50页作业：4、14、18、19第四章,粘性流体的一元管流,506.,并联管路水力计算特点：矢狱揖独祝攀依晰粪虾棍沉荆幻旁怀沫咨纯柯垛捡取真稗浮铬冲对蕊标纤管流流速管流流速第49页/共50页感谢您的观看。感谢您的观看。第50页/共50页