流体力学流动阻力和能量损失.pptx

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1、2 2、局部阻力、局部阻力、局部阻力、局部阻力和和和和局部损失局部损失局部损失局部损失克服局部阻力克服局部阻力做功引起的能做功引起的能量损失：量损失：局部损失系数，因结构而异,一般由实验确定。*局部损失局部损失固体边界的急剧变化而引起流体速度分布变化而集中产生的流动阻力。*局部阻力局部阻力局部阻力局部阻力1第1页/共74页3 3、总水头损失、总水头损失、总水头损失、总水头损失h hww2第2页/共74页二、均匀流基本方程二、均匀流基本方程二、均匀流基本方程二、均匀流基本方程 取圆管中恒定取圆管中恒定均匀流均匀流段相距段相距 l 的过流断面的过流断面1、2，如图。，如图。两端的压力、管壁的摩擦阻

2、力、重力。两端的压力、管壁的摩擦阻力、重力。两端的压力、管壁的摩擦阻力、重力。两端的压力、管壁的摩擦阻力、重力。三者之间沿轴线的平衡方程为：三者之间沿轴线的平衡方程为：三者之间沿轴线的平衡方程为：三者之间沿轴线的平衡方程为：受力分析：3第3页/共74页或或速度水头呢？速度水头呢？列1、2断面的伯努利方程：该方程既适合压差流，也适合无压流。层流、紊流也均适用。该方程既适合压差流，也适合无压流。层流、紊流也均适用。该方程既适合压差流，也适合无压流。层流、紊流也均适用。该方程既适合压差流，也适合无压流。层流、紊流也均适用。水力坡度水力坡度水力坡度水力坡度均匀流均匀流基本方程：基本方程：4第4页/共7

3、4页二、圆管切应力二、圆管切应力 在半径为r0的圆管恒定均匀流中任取一半径为r的圆柱流束进行受力分析，可得到流束的均匀流基本方程：流束表面切应力流束水力半径流束水力坡度切应力分布：(6-11)圆管均匀流基本方程：圆管恒定均匀流过流断面上的切应力呈（直线分布），圆管恒定均匀流过流断面上的切应力呈（直线分布），圆管恒定均匀流过流断面上的切应力呈（直线分布），圆管恒定均匀流过流断面上的切应力呈（直线分布），管轴上（管轴上（管轴上（管轴上（为为为为0 0），管壁处（），管壁处（），管壁处（），管壁处（最大最大最大最大）。）。）。）。水力半径几何半径5第5页/共74页第二节、粘性流体的流动状态及判别第二

4、节、粘性流体的流动状态及判别一、雷诺试验一、雷诺试验一、雷诺试验一、雷诺试验流体质点互不掺混、有条不紊地做有序的成层流动。速度、压力等物理量在时间和空间上发生不规则脉动的流动现象。1、层流2、紊流（湍流）流态演示流态演示6第6页/共74页3、上临界流速、上临界流速和和下临界流速下临界流速层流层流紊流上临界流速下临界流速层流紊流过渡00？7第7页/共74页二、不同流态的阻力规律二、不同流态的阻力规律条件条件条件条件：定压、等径，即均匀恒定均匀恒定。该管段的沿程损失等于两断面的测压管水头差。结论结论结论结论：选过流断面1、2，各装一测压管，列伯努利方程：测压管水头8第8页/共74页小大OABDE大

5、小EDCAO想一想想一想1组：速度由小到大测2组：速度由大到小测断面流速变化与沿程水头损失间的关系曲线。绘制的曲线一样吗？绘制的曲线一样吗？绘制的曲线一样吗？绘制的曲线一样吗？流速变化：曲线9第9页/共74页OA段：CDE段：AC、BD段：讨论讨论流态不稳定（过渡区）。流态不同，阻力变化规律（不同）。结论：流态如何判断？10第10页/共74页雷诺数为什么能够判别流态？1）圆管有）圆管有压流动压流动下下临界速度临界速度230023002300500500层流紊流工程：300水力半径水力半径11第11页/共74页 当Re（小于下临界雷诺数时），粘性对流动起主导作用，因微小扰动产生的紊动，在粘性作用

6、下会逐渐衰减下来，流动依然维持（层流状态）。随着雷诺数的增大，粘性的影响作用减弱，惯性力对紊动的激励作用增强，当雷诺数大于下临界雷诺数时，惯性力占主导作用，流动逐渐转变为紊流。原因简析原因简析ReRe反映了（反映了（反映了（反映了（惯性力）惯性力）惯性力）惯性力）和（和（和（和（粘滞力）粘滞力）粘滞力）粘滞力）作用的对比关系。作用的对比关系。作用的对比关系。作用的对比关系。12第12页/共74页速度分布：边界条件利用很重要第三节、圆管层流流动第三节、圆管层流流动第三节、圆管层流流动第三节、圆管层流流动由牛顿内摩擦定律：一、速度分布一、速度分布一、速度分布一、速度分布13第13页/共74页圆管层

7、流中的切应力和速度分布规律图圆管层流中的切应力和速度分布规律图P13814第14页/共74页二、平均速度体积流量：哈根-泊谡叶方程毛细管粘度计原理：平均流速15第15页/共74页三、动量与动能修正系数三、动量与动能修正系数三、动量与动能修正系数三、动量与动能修正系数1 1、动量修正系数、动量修正系数、动量修正系数、动量修正系数16第16页/共74页2 2、动能修正系数、动能修正系数、动能修正系数、动能修正系数四、圆管层流的沿程损失四、圆管层流的沿程损失由平均由平均流速流速17第17页/共74页减小阻力的途径？18第18页/共74页第四节、紊流流动基础第四节、紊流流动基础一、紊流的基本特征一、紊

8、流的基本特征特点特点1：随机性随机性特点特点2：三维性三维性特点特点3：脉动量有时候很大，不能当微小量处理。脉动量有时候很大，不能当微小量处理。如何研究？如何研究？流体质点在运动过程中不断互相掺混，固定空间点上的各运动要素随流体质点在运动过程中不断互相掺混，固定空间点上的各运动要素随流体质点在运动过程中不断互相掺混，固定空间点上的各运动要素随流体质点在运动过程中不断互相掺混，固定空间点上的各运动要素随时间波动时间波动时间波动时间波动(脉动脉动脉动脉动)。19第19页/共74页二、紊流流动的二、紊流流动的时均化时均化 时间平均流动时间平均流动和和随机脉动流动随机脉动流动的叠加：的叠加：说明：紊流

9、瞬时流速 瞬间看紊流不是恒定流，但从时均看，可认为是恒定流。恒定流的基本方程也适用于紊流。?20第20页/共74页三、紊流运动中的摩擦阻力三、紊流运动中的摩擦阻力1、紊流中的切应力：、紊流中的切应力：时均流速 梯度（1）流层相对运动产生的时均粘性切应力（2）附加切应力 脉动导致质点互相掺混，相邻流层间产生动量交换，从而在流层分界面上形成附加切应力.如何表征如何表征?21第21页/共74页 设有二维恒定均匀紊流，流向平行于设有二维恒定均匀紊流，流向平行于x，A点沿点沿X方方向的向的 瞬时速度为：瞬时速度为：横向脉动速度为：横向脉动速度为：由于横向脉动，该处质点以脉动速度 通过流层间的微小面积进入

10、邻层并把本身具有的动量传递给邻层。在 t内通过转移的动量为：22第22页/共74页 由质点动量定律：沿X方向质点动量的变化等于 t时段作用在 A上的切力 T的冲量，即：附加切应力附加切应力:取时间平均取时间平均:23第23页/共74页关于方向的讨论：关于方向的讨论：设速度梯度设速度梯度1）当 质量从下层传往上层，因下层时均流速小，质量传递减缓上层流动，认为X向的 脉动速度小于0，即脉动速度之积为负值。24第24页/共74页2）用脉动流速表示的附加切应力只和流体密度和脉动速度用脉动流速表示的附加切应力只和流体密度和脉动速度有关，与粘性无关。有关，与粘性无关。质量从上层传往下层，因上层时均流速大，

11、质量传递加强下层流动，认为X向的 脉动速度大于0，即脉动速度之积还为负值。为了使附加切应力和粘性切应力 方向一致，以正值出现，因此把附加切应力表示为：紊流中的切应力:25第25页/共74页有些文献直接表示如下，但其有些文献直接表示如下，但其时均化时均化的本质不变：的本质不变：思考思考 如何把用脉动速度表示的附加切应力转换为以时均速度表示的形式？普朗特混合长度理论普朗特混合长度理论普朗特混合长度理论普朗特混合长度理论(6-28)粘性切应力和附加切应力所占比重随紊动情况而异。粘性切应力和附加切应力所占比重随紊动情况而异。26第26页/共74页四、普朗特混合长度理论四、普朗特混合长度理论四、普朗特混

12、合长度理论四、普朗特混合长度理论几点假设：（假假设设1 1）流体质点因横向脉动流速作用，在横向运动到相距为l的空间距离上,才同周围的质点发生动量交换,并且假定该质点在横向运动过程中动量保持不变,直到新的位置时，才与周围的流体质点混合。距距离离ll的的流流层层时时均均流流速速差差为为：27第27页/共74页（假设（假设2）脉动速度与这两个流层的时均流速差成正比，脉动速度与这两个流层的时均流速差成正比，即：即：（假设（假设3）横向脉动流速与纵向脉动流速成比例，但符号横向脉动流速与纵向脉动流速成比例，但符号相反，即：相反，即：则则:28第28页/共74页即即或：或：L：混合长度，实验确定。附加切应力

13、附加切应力粘性切应力粘性切应力29第29页/共74页讨论讨论 雷诺数较小时，前者占主导；随雷诺数较小时，前者占主导；随ReRe增大，后者逐渐加大，当紊流充分发增大，后者逐渐加大，当紊流充分发展时，前者可以忽略。即：展时，前者可以忽略。即：为研究紊流中的为研究紊流中的为研究紊流中的为研究紊流中的速度分速度分速度分速度分布布布布奠定了基础。奠定了基础。奠定了基础。奠定了基础。30第30页/共74页五、圆管紊流运动中的速度分布五、圆管紊流运动中的速度分布五、圆管紊流运动中的速度分布五、圆管紊流运动中的速度分布由紊流应力方程进一步假定：进一步假定：（1）、壁面附近的切应力等于壁面上的切应力；（2）、混

14、合长度L与 质点到壁面的距离y成正比：卡门通用常数：31第31页/共74页阻力速度圆管紊流圆管紊流速度分布速度分布圆管层流圆管层流速度分布速度分布关于阻力速度的进一步说明：（6-306-30）32第32页/共74页具有速度的量纲，反映壁面切应力大小，称为阻力速度：圆管紊流中所有质点都参与紊流运动吗？想一想想一想想一想想一想阻力速度33第33页/共74页六、紊流核心与层流边层六、紊流核心与层流边层(P145)1、层流边层（粘性底层）、层流边层（粘性底层）成因：由于管壁及流体粘性影响，靠近管壁处总有一定厚度 的流体作层流运动。层流边层内流速分布近似直线，壁面切应力为:阻力速度34第34页/共74页

15、某一雷诺数：当y 时,是层流;当y 时,对应 某一临界雷诺数。实验表明,临界值为11.611.6。即:（6-25）35第35页/共74页*、随Re的增加（即紊流趋势的增加）而减小；*、粘性底层厚度一般很小（不足毫米），但其对紊流的流速分布和流动阻力的影响重大。层流边层厚度：层流边层厚度：紊流沿程阻力系数管径讨论36第36页/共74页2、紊流核心七、水力光滑管、水力粗糙管（七、水力光滑管、水力粗糙管（七、水力光滑管、水力粗糙管（七、水力光滑管、水力粗糙管（XJXJ）分析依据：管壁绝对粗糙度 与层流边层（粘性底层）厚度 之间的关系：管中心速度梯度较小、各点速度接近于相等的一部分流体称为 紊流核心。

16、37第37页/共74页粗糙度对流动阻力影响很小。粗糙度对流动阻力影响很大。同一管路对雷诺数不同的流动形成的阻力不同;不同管路对雷诺数相同的流动形成的阻力也不同。讨论:实践意义？38第38页/共74页一、尼古拉兹实验与阻力分区一、尼古拉兹实验与阻力分区第第5节、圆管紊流流动阻力与水头损失节、圆管紊流流动阻力与水头损失1、影响沿程阻力系数、影响沿程阻力系数 的因素的因素1）层流2）紊流相对粗糙度阻力仅是粘性阻力，仅与雷诺数有关，与粗糙度无关。阻力来源既有粘性切应力，也有附加切应力，阻力不仅与Re有关，也与粗糙度密切相关。39第39页/共74页2、尼古拉兹实验、尼古拉兹实验1）人工粗糙管实验2）尼古

17、拉兹曲线）尼古拉兹曲线人工粗糙度与实际粗糙度人工粗糙度与实际粗糙度abcefd40第40页/共74页abcefd3、阻力分区讨论、阻力分区讨论（1）层流区）层流区（2）层、紊过渡区（临界区）层、紊过渡区（临界区）（3）紊流光滑区）紊流光滑区Re4000，紊流，6种管流的实验点均落在同一条直线上（cd），阻力系数只与Re有关，与相对粗糙度无关。41第41页/共74页abcefd（4）光、粗过渡区（紊流过渡区）（5）水力粗糙区（紊流粗糙区、阻力平方区）在粗糙区，对应一定的管道，其阻力系数为常数，沿程损失：在粗糙区，对应一定的管道，其阻力系数为常数，沿程损失：在粗糙区，对应一定的管道，其阻力系数为常

18、数，沿程损失：在粗糙区，对应一定的管道，其阻力系数为常数，沿程损失：称粗糙区为阻力平方区。6种管流对应6条不同斜率的实验曲线（cd与ef间），阻力系数与雷诺数和相对粗糙度相关。6种管流对应6条不同水平曲线（ef右侧的水平 线簇），表明该区阻力系数只与相对粗糙度相关，与Re无关。42第42页/共74页4、阻力变化规律成因探讨、阻力变化规律成因探讨a)a)光滑区光滑区光滑区光滑区b)b)过渡区过渡区过渡区过渡区c)c)粗糙区粗糙区粗糙区粗糙区 大于大于大于大于 ，粗糙突起被掩盖，对紊流核心，粗糙突起被掩盖，对紊流核心，粗糙突起被掩盖，对紊流核心，粗糙突起被掩盖，对紊流核心区几乎无影响。阻力系数只和

19、区几乎无影响。阻力系数只和区几乎无影响。阻力系数只和区几乎无影响。阻力系数只和ReRe有关，与有关，与有关，与有关，与 /d/d无关。无关。无关。无关。接近接近接近接近 ，粗糙突起对紊流核心区有所影响，粗糙突起对紊流核心区有所影响，粗糙突起对紊流核心区有所影响，粗糙突起对紊流核心区有所影响，阻力系数和阻力系数和阻力系数和阻力系数和 /d/d及及及及ReRe有关；有关；有关；有关；远小于远小于远小于远小于 ，粗糙突起对紊流核心区严重影响，而，粗糙突起对紊流核心区严重影响，而，粗糙突起对紊流核心区严重影响，而，粗糙突起对紊流核心区严重影响，而ReRe的的的的 变化对粘性底层变化对粘性底层变化对粘性

20、底层变化对粘性底层及紊动程度的影响甚微，及紊动程度的影响甚微，及紊动程度的影响甚微，及紊动程度的影响甚微，阻力系数和阻力系数和阻力系数和阻力系数和 /d/d有关，与有关，与有关，与有关，与ReRe无关。无关。无关。无关。43第43页/共74页5、圆管紊流运动沿程阻力系数、圆管紊流运动沿程阻力系数半经验公式半经验公式（尼古拉兹公式尼古拉兹公式）1）湍流光滑区）湍流光滑区2）湍流粗糙区）湍流粗糙区影响与选择影响与选择44第44页/共74页紊流阻力系数的综合公式，广泛使用。二、工业管道、穆迪图、巴尔公式二、工业管道、穆迪图、巴尔公式1、工业管道与科列勃洛克、工业管道与科列勃洛克-怀特公式怀特公式讨论

21、*、低雷诺数低雷诺数低雷诺数低雷诺数时，括号中第二项相对于第一项很小，相当于尼古拉兹时，括号中第二项相对于第一项很小，相当于尼古拉兹时，括号中第二项相对于第一项很小，相当于尼古拉兹时，括号中第二项相对于第一项很小，相当于尼古拉兹光滑管光滑管光滑管光滑管公式；公式；公式；公式；*、高雷诺数高雷诺数高雷诺数高雷诺数时，括号中第一项相对于第二项很小，相当于尼古拉兹时，括号中第一项相对于第二项很小，相当于尼古拉兹时，括号中第一项相对于第二项很小，相当于尼古拉兹时，括号中第一项相对于第二项很小，相当于尼古拉兹粗糙管粗糙管粗糙管粗糙管公式。公式。公式。公式。45第45页/共74页2、穆迪图穆迪图工业管道阻

22、力系数曲线图简便准确、广泛使用 以相对粗糙度为参数，把 作为Re的函数绘制。根据相对粗糙度和Re可直接查出，并确定相应的阻力区。46第46页/共74页3 3、巴尔（英国学者）公式、巴尔（英国学者）公式、巴尔（英国学者）公式、巴尔（英国学者）公式适用范围同科氏公式，与之相比最大误差1%左右，是 的显式，计算简单，便于编程。科列勃洛克-怀特公式 毛根海教授利用巴尔公式绘制的穆迪图和传统的穆迪图完全一致。47第47页/共74页4、湍流阻力区的判别、湍流阻力区的判别1 1）圆管湍流光滑区）圆管湍流光滑区）圆管湍流光滑区）圆管湍流光滑区2 2）圆管湍流过渡区）圆管湍流过渡区）圆管湍流过渡区）圆管湍流过渡

23、区3 3）圆管湍流粗糙区）圆管湍流粗糙区）圆管湍流粗糙区）圆管湍流粗糙区或或或或48第48页/共74页一、非圆管的有压管流一、非圆管的有压管流 圆管截面的特征长度是直径圆管截面的特征长度是直径de，非圆形截面的特征，非圆形截面的特征长度是水力半径长度是水力半径R，两者的关系为：，两者的关系为：第第6节、非圆管紊流流动的沿程损失节、非圆管紊流流动的沿程损失非圆管紊流的 如何确定？思考:将管径d用4R置换，将圆管雷诺数用非圆管雷诺数的4倍置换，那么用于圆管阻力系数确定的公式均可采用。49第49页/共74页圆管非圆管二、谢才公式因为50第50页/共74页则有即51第51页/共74页平均流速：平均流速

24、：曼宁公式曼宁公式曼宁公式曼宁公式:粗糙率：衡量管壁粗糙影响的粗糙率：衡量管壁粗糙影响的综合系数综合系数52第52页/共74页说明说明:1)1)曼宁公式适用的条件是曼宁公式适用的条件是曼宁公式适用的条件是曼宁公式适用的条件是湍流粗糙区湍流粗糙区湍流粗糙区湍流粗糙区;2)2)由于经验公式量纲不和谐由于经验公式量纲不和谐由于经验公式量纲不和谐由于经验公式量纲不和谐,长度单位长度单位长度单位长度单位 只能使用只能使用只能使用只能使用m;m;3)C3)C只与只与只与只与ReRe和边壁和边壁和边壁和边壁粗糙率粗糙率粗糙率粗糙率有关有关有关有关,与过流断面形状无关。与过流断面形状无关。与过流断面形状无关。

25、与过流断面形状无关。讨论1）当采用当量直径计算非圆管道时，截面越接近圆形，误差越大还是越小?为什么？切应力沿固体壁面分布不均匀。切应力沿固体壁面分布不均匀。53第53页/共74页2 2）管道过流面积相等，形状不同、湿周不同。湿周越短，当量直径越大，沿）管道过流面积相等，形状不同、湿周不同。湿周越短，当量直径越大，沿程损失减小。程损失减小。3 3）其他条件相同时，正方形管道比长方形管道沿程损失小，圆形又比正方）其他条件相同时，正方形管道比长方形管道沿程损失小，圆形又比正方形沿程损失小。形沿程损失小。应用举例：应用举例：应用举例：应用举例：P157P1571、水管长、水管长l=500m,管径管径d

26、=0.4m,管壁粗糙突起管壁粗糙突起=0.1mm,水温水温10 C，如果流量为，如果流量为qv=10 10-3m3/s，确定沿程损，确定沿程损失。失。54第54页/共74页解：解：（1）根据条件确定流速：根据条件确定流速：注意单位！（2）判断流态：）判断流态：10C：=1.3110-6m2/s（3）确定阻力系数（巴尔公式）：）确定阻力系数（巴尔公式）：基本思路：基本思路：判断流态确定阻力系数确定阻力55第55页/共74页（4）确定损失）确定损失课后：比较其他条件不变时，管径增加25%时的损失情况。56第56页/共74页某厂改造了一段供水管道，管长某厂改造了一段供水管道，管长l=100m,管径管

27、径d=0.4m,管壁管壁糙率糙率n=0.011,沿程损失沿程损失0.4m，属于粗糙区，通过的流量是，属于粗糙区，通过的流量是否满足设计的否满足设计的0.15m3/s.解：解：解：解：1 1）确定过水面积）确定过水面积）确定过水面积）确定过水面积及水力半径：及水力半径：及水力半径：及水力半径：2）确定谢才系数）确定谢才系数（曼宁公式）（曼宁公式）3）确定流量（谢）确定流量（谢才公式）：才公式）：满足设计要求。满足设计要求。57第57页/共74页第七节、局部损失第七节、局部损失一、局部阻力、局部损失、局部阻碍一、局部阻力、局部损失、局部阻碍较短范围内，由于流动的急剧调整而集中产生的阻力。较短范围内

28、，由于流动的急剧调整而集中产生的阻力。由于克服局部阻力造成的能量（水头）损失。由于克服局部阻力造成的能量（水头）损失。形成局部阻力、造成局部损失的部件或设备。形成局部阻力、造成局部损失的部件或设备。常见的局部阻碍有哪些？1、局部阻力2、局部损失3、局部阻碍58第58页/共74页局部阻力、局部损失59第59页/共74页原因1、*、漩涡加剧了流体的紊动，加大了能量损失；*、漩涡去与主流不断发生质量交换，漩涡运动质点被主流带到下游，加剧了下游一定范围内主流的紊动强度；*、局部阻碍附近流速的分布重新调整，加大了流速梯度和流层间的切应力；*、涡区范围越大、涡流强度越大，局部损失也越大。主流与边壁分离，形

29、成漩涡区。60第60页/共74页*、二次流和主流叠加形成一对螺旋流，加大弯管的能量损失。原因2、流动方向的变化形成二次流，造成一定能量损失*、二次流的消失较慢，影响范围最大可达50倍管径。61第61页/共74页二、局部阻力系数及影响因素二、局部阻力系数及影响因素1、局部阻力一般公式2、影响因素局部损失系数与Re有关吗？62第62页/共74页三、常见局部阻碍阻力系数的确定三、常见局部阻碍阻力系数的确定三、常见局部阻碍阻力系数的确定三、常见局部阻碍阻力系数的确定 取取1-1（压强分布符合静压分布规（压强分布符合静压分布规律），律），2-2为控制面，忽略管壁作用的为控制面，忽略管壁作用的切应力切应力

30、:由动量定理：凸肩圆环上的压力：P1=P1、突然扩大管凸肩圆环63第63页/共74页由由由由1-11-1、2-22-2的能量方程：的能量方程：的能量方程：的能量方程：所以所以即即：64第64页/共74页又又所以有所以有所以有所以有:或或小大 分别与突然扩大前、后分别与突然扩大前、后两个断面的平均流速对应。两个断面的平均流速对应。第65页/共74页2、突然渐缩管3 3、管道进口与出口、管道进口与出口、管道进口与出口、管道进口与出口1 1）进口）进口）进口）进口直角进口圆角进口外伸进口2 2）出口）出口）出口）出口经经验验公公式：式：66第66页/共74页4 4、其它局部阻力：参阅文献或管道手册、

31、其它局部阻力：参阅文献或管道手册1、为什么Re可以判别流态？为什么用下临界雷诺数而不是上临界雷诺数判别流态？2、紊流切应力和层流切应力有何不同？3、紊流阻力分区成因？5、局部损失和沿程损失产生的机理有什么不同？4、粘性底层的特点以及对紊流流动的影响？思考67第67页/共74页例：某细管粘度计原理如图，已知细管直径为例：某细管粘度计原理如图，已知细管直径为d=0.006m，测量，测量段长段长l=2m，测得某种油的流量为，测得某种油的流量为q=77x10-6m3/s，水银压差计的，水银压差计的液面差为液面差为h=0.3m，油的密度，油的密度 为为=900kg/m3，确定，确定 油的运动粘油的运动粘

32、度和动力粘度。度和动力粘度。hl细管粘度计解解：12列1-1、2-2两段面的能量方程：选管轴所在平面为基准面选管轴所在平面为基准面设为层流：设为层流：注意注意压差确定压差确定68第68页/共74页流速层流沿程阻力是雷诺数的函数：层流沿程阻力是雷诺数的函数：结束否？，层流假设正确。，层流假设正确。69第69页/共74页例：例：有一矩形断面有一矩形断面渠道渠道，底宽，底宽3.1m，水深，水深1.2m，采用干砌，采用干砌石块护面，粗糙系数石块护面，粗糙系数n=0.020，渠道的，渠道的J=0.0004，确定，确定在在均匀流均匀流条件下渠道内通过的流量。条件下渠道内通过的流量。解：解：（1）确定）确定

33、水力半径：水力半径：（2）确定）确定谢才系数谢才系数（3）确定渠道流量）确定渠道流量70b=3.1mh=1.2m第70页/共74页解：解：（1）计算当量直径）计算当量直径（2）计算雷诺数20摄氏度时空气的运动粘度：流速：（3）确定沿程阻力系数）确定沿程阻力系数(巴尔公式巴尔公式)例：某车间采用钢板（例：某车间采用钢板（=0.15mm）焊制的矩形断面风道）焊制的矩形断面风道送风，断面尺寸为送风，断面尺寸为300mm 500mm，长度为，长度为30m，通过量，通过量要求要求7560m3/h，空气温度，空气温度20摄氏度摄氏度，密度，密度1.20kg/m3，求该，求该段风道的压强损失。段风道的压强损失。71b=0.5mh=0.3m第71页/共74页由穆迪图确定的为：由穆迪图确定的为：0.0177（4）压强损失气体流动过程以压降表示的损失公式72第72页/共74页1、基于已掌握的知识谈谈介质管路设计时的注意事项？2、比较通过调速控制流量和阀门控制流量的利弊？课后探讨课后探讨3、内壁有耐磨层的管路或过流设备在搬运、安装、检修时应当注意哪些问题？4、基于流体力学知识探讨血粘度及血栓对人体的危害性5、影响流动过程水头损失的主要因素分析与探讨6、河道非法采砂的危害性分析73第73页/共74页74感谢您的观看！第74页/共74页