《第四章水流阻力和水头损失》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章水流阻力和水头损失（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、粘滞性粘滞性相对运动相对运动物理性质物理性质产生水产生水流阻力流阻力损耗机损耗机械能械能h hw w第四章第四章 水流阻力与水头损失水流阻力与水头损失水头损失的分类水头损失的分类沿程沿程水头损失水头损失hf局部水头损失局部水头损失hj某一流段的总水头损失：某一流段的总水头损失：各分段的沿程水头损失的总和各种局部水头损失的总和流体与边界流体与边界或流体内部或流体内部理想液体理想液体流线流线实际液体实际液体流线流线流速分布流速分布流速分布流速分布切应力切应力切应力切应力切应力切应力沿程水头损失沿程水头损失沿程水头损失沿程水头损失局部水头损失局部水头损失流速分布流速分布流速分布流速分布雷诺试验lgV
2、lghfO流速由小至大流速由小至大流速由大至小流速由大至小12颜色水颜色水颜色水颜色水上临界流速上临界流速(变化较大变化较大)下临界流速下临界流速（较稳定）（较稳定）层流层流 过度过度 紊流紊流hf液体运动的两种流态液体运动的两种流态雷诺试验雷诺试验揭示了水流运动具有层流与紊流两种流态。揭示了水流运动具有层流与紊流两种流态。 当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运动，互不混杂，这种型态的流动叫做层流。运动，互不混杂，这种型态的流动叫做层流。 当流速较大，各流层的液体质点形成涡体，在流当流速较大，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，互相混掺，这
3、种型态的流动叫做紊流。动过程中，互相混掺，这种型态的流动叫做紊流。层流与紊流的判别层流与紊流的判别（下）临界雷诺数（下）临界雷诺数雷诺数雷诺数或或若若ReRek，水流为紊流，水流为紊流，特征长度，对于明特征长度，对于明渠无压流动，其特渠无压流动，其特征长度为征长度为 【例例51】水水温温为为T15，管管径径为为20mm的的输输水水管管，水水流流平平均均流流速速为为8.0cm/s，试试确确定定管管中中水水流流形形态态，若若水水温温不不变变，求求水水流流形形态态转转化化时时的的临临界界流流速速？若若水水流流平平均均流流速速不不变变，求求水水流形态转化时的临界水温是多少？流形态转化时的临界水温是多少
4、？ 解：解：已知水温已知水温T15，查表得运动粘滞系数，查表得运动粘滞系数0.0114cm2/s，则水流雷诺数为则水流雷诺数为因此，水流为层流。因此，水流为层流。 选取临界雷诺数选取临界雷诺数Rek2000，计算临界流速，计算临界流速 即，水温不变时即，水温不变时v增大到增大到11.4cm/s时水流状态由层流转变为紊流。如果时水流状态由层流转变为紊流。如果流速不变，水流从层流转变为紊流则必需减小流速不变，水流从层流转变为紊流则必需减小，同样选取同样选取Rek2000均匀流的基本方程式均匀流的基本方程式1122LOOZ1Z2列流动方向的平衡方程式：列流动方向的平衡方程式：FP1=Ap100G=g
5、ALFP2=Ap2两边同除以两边同除以gA ，整理得：，整理得：改写为：改写为：下页接着推量纲分析量纲分析圆管中圆管中沿程阻力系数1122LOOZ1Z2或或意义：圆管均匀流，过流断面上的意义：圆管均匀流，过流断面上的切应力呈直线分布，管壁处最大，切应力呈直线分布，管壁处最大，管轴处最小，切应力为零。此式无管轴处最小，切应力为零。此式无压、有压均匀流均适用。压、有压均匀流均适用。对于明渠均匀流对于明渠均匀流rY为流层距渠底的距离达西公式，是均匀流沿程水头损达西公式，是均匀流沿程水头损失的普遍计算式，对于有压管流失的普遍计算式，对于有压管流和明渠流、层流和紊流都适用。和明渠流、层流和紊流都适用。但不适用于管路进出口附近。但不适用于管路进出口附近。 【例例52】输输油油管管d250mm，管管长长l200m，测测得得管管壁壁切切应应力力040N/m2，试试求求在在200m管管长长的的水水头头损损失失；在在圆圆管半径管半径r100mm处的切应力。处的切应力。解：解：
