第四章 不可压缩粘性流体的一元流动3.ppt

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1、第4章 不可压缩粘性流体的一元流动4-8 沿程损失系数的实验研究 尼古拉兹实验 莫迪图4-9 局部水头损失 局部损失产生的原因 截面突然扩大的局部损失系数lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV紊流的沿程损失 (1)尼古拉兹实验 (A)层流区lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.4

2、4.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(B)流态过渡区(C)紊流光滑区Re 1.0105 情况lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(D)紊流粗糙区(平方阻力区)(E)紊流过渡区 (see page74)管流的沿程损失:当量粗糙度概念:通过将工业管道实验结果与人工砂粒粗糙管的结果比较,把和工业管道的管径相同,紊流粗糙区值相等的人工粗糙管的砂

3、粒粗糙度定义为工业管道的当量粗糙度工业管道紊流过渡区的值按工业管道紊流实验结果而绘制的=f(Re,/d)曲线图称为莫迪图 紊流过渡粗糙区(P74)柯列勃洛克公式明渠流的沿程损失 (1)谢才公式V:断面平均速度 R:水力学半径J:水力坡度 C:谢才系数与达西公式相比:(2)曼宁公式对于n0.02 R0.5m的管道和小渠道,曼宁公式适用性较好例4-6 Q=0.02m3/s,d=0.2m,水温为100C,轴线处速度为um=1.2m/s,管流属水力光滑 试求:管壁切应力0解:设利用牛顿迭代法即设初值x0=20,三次迭代后得x=25.93例4-7 圆管紊流速度分布为试证明:混合长度表达式为证明:由于故导

4、得例 新铸铁管d=100mm,当量粗糙度=0.35mm,在长为L=100m输水管路上,hf=2m,温度T=20 0C求:管道壁面的类型解:由公式有故管壁属于粗糙过渡壁面例 铁管d=200mm,当量粗糙度=0.2mm,液体的运动粘度 =1.510-6 m2/s,当Q=1 L/s 和 Q=40 L/s 时 求:管道沿程损失系数=?解:(1)当Q=1L/s=10-3 m3/s 时先假设流动属于水力光滑区即流动属于紊流光滑管区,利用以上公式是合理的解:(2)当 Q=40 L/s=4010-3 m3/s 时利用柯列勃洛克公式可利用牛顿迭代法求得=0.0211故流动属于紊流过渡区例4-9 新铸铁水管,长L

5、=100m,d=0.25m,水温200C,水流量为Q=0.05m3/s,求沿程水头损失 hf解:查表得水的运动粘度查表4-2,=0.3mm,/d=1.210-3,查莫迪图,=0.021,故(水柱)看书P76-例48 例410 例4-11例 梯形渠道,底宽b=6m,水深 h=2m,两岸坡度 为1:1,曼宁粗糙系数n=0.017,若水流在阻力平方区,水力坡度J=0.0002求:渠道的流量hb解:过水断面面积(m=ctg=1)湿周(1)按曼宁公式计算hb(2)按巴氏公式计算d11122LV2V1d2z2z100流动的局部损失(1)突扩圆管的局部损失分析动量方程利用 z1-z2=Lcos Q=A2V2 代入上式 有d11122LV2V1d2z2z100代入hj 表达式中取则d11122LV2V1d2z2z100(2)局部损失系数与水头相对应(3)常用流道的局部损失系数流入水池 =1.0作业:4-7 4-11预习 第四章 不可压缩粘性流体的一元流动 4-10 工程应用举例 牛顿迭代法