第4章流動(dòng)型態(tài)和水頭損失205part

Outline第四章流動(dòng)型態(tài)和水頭損失紊流運(yùn)動(dòng)的基本概念紊流的沿程水頭損失局部水頭損失4.6

紊流的沿程水頭損失達(dá)西公式（沿程水頭損失的通用公式）v2l

l

v2hf

4R

2g

d

2g沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律建立了沿程水頭損失hf與流速v、流段長(zhǎng)l、邊界幾何特征R和反映阻力特征的系數(shù)

之間的關(guān)系。4.6

紊流的沿程水頭損失達(dá)西公式（沿程水頭損失的通用公式）v2l

l

v2hf

4R

2gd

2g沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律建立了沿程水頭損失hf與流速v、流段長(zhǎng)l、邊界幾何特征R和反映阻力特征的系數(shù)

之間的關(guān)系。4.6

紊流的沿程水頭損失達(dá)西公式（沿程水頭損失的通用公式）v2l

l

v2hf

4R

2g

d

2g沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律建立了沿程水頭損失hf與流速v、流段長(zhǎng)l、邊界幾何特征R和反映阻力特征的系數(shù)

之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)層流？紊流：4.6

紊流的沿程水頭損失達(dá)西公式（沿程水頭損失的通用公式）v2l

l

v2hf

4R

2g

d

2g沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律建立了沿程水頭損失hf與流速v、流段長(zhǎng)l、邊界幾何特征R和反映阻力特征的系數(shù)

之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)紊流：管流

64Re明渠流

24ReRe

層流：

C

4.6

紊流的沿程水頭損失達(dá)西公式（沿程水頭損失的通用公式）v2l

l

v2hf

4R

2g

d

2g沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律建立了沿程水頭損失hf與流速v、流段長(zhǎng)l、邊界幾何特征R和反映阻力特征的系數(shù)

之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)紊流？管流

64Re明渠流

24ReRe

層流：

C

4.6

紊流的沿程水頭損失達(dá)西公式（沿程水頭損失的通用公式）v2l

l

v2hf

4R

2g

d

2g沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律建立了沿程水頭損失hf與流速v、流段長(zhǎng)l、邊界幾何特征R和反映阻力特征的系數(shù)

之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)Re

層流：

C

管流

64明渠流

24Re

Re紊流：至今尚無(wú)求

的理論公式。4.6

紊流的沿程水頭損失達(dá)西公式（沿程水頭損失的通用公式）v2l

l

v2hf

4R

2g

d

2g沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律建立了沿程水頭損失hf與流速v、流段長(zhǎng)l、邊界幾何特征R和反映阻力特征的系數(shù)

之間的關(guān)系。4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：用漆將經(jīng)過(guò)篩選的大小均勻的人工砂粘貼在不同直徑的管道內(nèi)壁上，用不同的流速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：用漆將經(jīng)過(guò)篩選的大小均勻的人工砂粘貼在不同直徑的管道內(nèi)壁上，用不同的流速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；以砂粒的直徑作為絕對(duì)粗糙度△，△與管道半徑r0的比值稱為相對(duì)粗糙度，其倒數(shù)稱為相對(duì)光滑度。4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：用漆將經(jīng)過(guò)篩選的大小均勻的人工砂粘貼在不同直徑的管道內(nèi)壁上，用不同的流速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；以砂粒的直徑作為絕對(duì)粗糙度△，△與管道半徑r0的比值稱為相對(duì)粗糙度，其倒數(shù)稱為相對(duì)光滑度。r0

15,

30.6,

60,126,

252,

507六組實(shí)驗(yàn)4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：用漆將經(jīng)過(guò)篩選的大小均勻的人工砂粘貼在不同直徑的管道內(nèi)壁上，用不同的流速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；以砂粒的直徑作為絕對(duì)粗糙度△，△與管道半徑r0的比值稱為相對(duì)粗糙度，其倒數(shù)稱為相對(duì)光滑度。r0

15,

30.6,

60,126,

252,

507六組實(shí)驗(yàn)l

v2lv22gdhfhf

d

2g

4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：用漆將經(jīng)過(guò)篩選的大小均勻的人工砂粘貼在不同直徑的管道內(nèi)壁上，用不同的流速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；以砂粒的直徑作為絕對(duì)粗糙度△，△與管道半徑r0的比值稱為相對(duì)粗糙度，其倒數(shù)稱為相對(duì)光滑度。r0

15,

30.6,

60,126,

252,

507六組實(shí)驗(yàn)l

v2lv22gdhfhf

d

2g

hf:兩測(cè)壓管液柱高度差v

QA4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律r0

15,

30.6,

60,126,

252,

507

2gdhf六組實(shí)驗(yàn)lv24.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律r0

15,

30.6,

60,126,

252,

507

六組實(shí)驗(yàn)lv22gdhf1

1

1f1v

,

h

Re

,

nn2

f2...n

fv

,

h

Re

,

2 2

v

,

h

Re

,n每一組實(shí)驗(yàn)Re

vd4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律r0

15,

30.6,

60,126,

252,

507六組實(shí)驗(yàn)lv2

2gdhf1

1

1nnf12

f2...n

fv

,

h

Re

,

v

,

h

Re

,

2 2

v

,

h

Re

,n每一組實(shí)驗(yàn)Re

vd將試驗(yàn)點(diǎn)群繪制成圖4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律層流區(qū)Re【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re<2000，lgRe<3.3，λ僅與Re有關(guān)

64

4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】2000<Re<4000，3.3<lgRe<3.6

，λ

僅與Re

有關(guān)；范圍很窄，實(shí)用意義不大。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律過(guò)渡區(qū)4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6，液流型態(tài)進(jìn)入紊流。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律紊流區(qū)4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】動(dòng)畫(huà)演示沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d水力粗糙區(qū)水力光滑區(qū)

0水流阻力不同過(guò)渡粗糙區(qū)水頭損失規(guī)律不同4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（1）水力光滑區(qū)(II)*Re

u*

3.50

0.34.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d1水力光滑區(qū)(II)λ

僅與Re有關(guān)，而與⊿無(wú)關(guān)。4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d1水力光滑區(qū)(II)λ

僅與Re有關(guān)，而與⊿無(wú)關(guān)。λ

的具體數(shù)值仍和相對(duì)光滑度有關(guān)；相對(duì)光滑度越大，重合段越長(zhǎng)，λ

值較小。4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d1水力光滑區(qū)(II)λ

僅與Re有關(guān)，而與⊿無(wú)關(guān)。λ

的具體數(shù)值仍和相對(duì)光滑度有關(guān)；相對(duì)光滑度越大，重合段越長(zhǎng)，λ

值較小。

-尼古拉茲公式（隱式）1

2.0

lg(Re

)

0.84.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d水力光滑區(qū)(II)λ

僅與Re

有關(guān)，而與⊿無(wú)關(guān)。λ

的具體數(shù)值仍和相對(duì)光滑度有關(guān)；相對(duì)光滑度越大，重合段越長(zhǎng)，λ

值較小。

-尼古拉茲公式（隱式）勃拉休斯公式（顯）1

2.0

lg(Re

)

0.81Re4

0.3164

,(Re

105

)4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d1水力光滑區(qū)(II)λ

僅與Re有關(guān)，而與⊿無(wú)關(guān)。λ

的具體數(shù)值仍和相對(duì)光滑度有關(guān)；相對(duì)光滑度越大，重合段越長(zhǎng)，λ

值較小。-尼古拉茲勃拉休斯公式（顯）公式（隱式）1

2.0

lg(Re

)

0.81Re4

0.3164

,(Re

105

)代入達(dá)西公式：ffl

v2d

2gh

h

v1.754.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（2）過(guò)渡粗糙區(qū)*3.5

Re

u*

7000.3

64.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（2）過(guò)渡粗糙區(qū)直線II與III之間的一簇曲線。4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（2）過(guò)渡粗糙區(qū)直線II與III之間的一簇曲線。λ

既是Re的函數(shù)，又是相對(duì)光滑度的r0函數(shù)：f

(Re,

)4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（2）過(guò)渡粗糙區(qū)直線II與III之間的一簇曲線。λ

既是Re的函數(shù)，又是相對(duì)光滑度的r0函數(shù)：f

(Re,

)hf

v1.75~24.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（2）過(guò)渡粗糙區(qū)直線II與III之間的一簇曲線。λ

既是Re的函數(shù)，又是相對(duì)光滑度的柯列布魯克-懷特公式（隱式）r0函數(shù)：f

(Re,

)1),3.7dRe

2

lg(

2.51

(3000

Re

106

)hf

v1.75~24.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（3）水力粗糙區(qū)(III)*Re

u*

700

64.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（3）水力粗糙區(qū)(III)或稱完全粗糙區(qū)、阻力平方區(qū)；一簇水平線。4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（3）水力粗糙區(qū)(III)或稱完全粗糙區(qū)、阻力平方區(qū)；一簇水平線。λ

只與相對(duì)光滑r0度有關(guān)，而與Re無(wú)關(guān)：

f

(

)4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（3）水力粗糙區(qū)(III)或稱完全粗糙區(qū)、阻力平方區(qū)；一簇水平線。λ

只與相對(duì)光滑度有關(guān)，而與Re無(wú)關(guān)：

f

(

r0)fh

v24.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】Re>4000，lgRe>3.6

，λ

取決于層流底層厚度與絕對(duì)粗糙度⊿的相對(duì)關(guān)系。紊流區(qū)0Re

32.8d（3）水力粗糙區(qū)(III)或稱完全粗糙區(qū)、阻力平方區(qū)；一簇水平線。λ

只與相對(duì)光滑度有關(guān)，而與Re無(wú)關(guān)：尼古拉茲公式

f

(

r0)21,d(2

lg

r0

1.74)21[2

lg(3.7

)](Re

382

r0

)

fh

v24.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律層流：紊流：水力光滑區(qū)

f

(Re)

CRefh

v1.0過(guò)渡粗糙區(qū)

f

(Re,r0

)水力粗糙區(qū)

f

(r0

)1.75

f

(Re)hf

vfh

v1.75~2.0fh

v2.04.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律層流：紊流：水力光滑區(qū)fh

v1.0過(guò)渡粗糙區(qū)

f

(Re,r0

)水力粗糙區(qū)

f

(r0

)

f

(Re)hf

v1.75fh

v1.75~2.0fh

v2.0達(dá)西hl

v2公式fd

2gRe

f

(Re)

C

4.6

紊流的沿程水頭損失【尼古拉茲實(shí)驗(yàn)】1932-1933年尼古拉茲通過(guò)人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律層流：紊流：水力光滑區(qū)fh

v1.0過(guò)渡粗糙區(qū)

f

(Re,r0

)水力粗糙區(qū)

f

(r0

)

f

(Re)hf

v1.75fh

v1.75~2.0fh

v2.0達(dá)西hl

v2公式fd

2g雷諾實(shí)驗(yàn)

kv1.752紊流時(shí)：hfRe

f

(Re)

C4.6

紊流的沿程水頭損失實(shí)際管道（自然粗糙）沿程阻力系數(shù)——實(shí)際管道的自然粗糙度不但與人工砂粒的粗糙度存在很大差別，而且無(wú)法直接進(jìn)量（高度、形狀和分布都是不規(guī)則的）。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失實(shí)際管道（自然粗糙）沿程阻力系數(shù)——實(shí)際管道的自然粗糙度不但與人工砂粒的粗糙量（高度、度存在很大差別，而且無(wú)法直接進(jìn)形狀和分布都是不規(guī)則的）?！搿爱?dāng)量粗糙”的概念。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律實(shí)際管道（自然粗糙）沿程阻力系數(shù)——實(shí)際管道的自然粗糙度不但與人工砂粒的粗糙量（高度、度存在很大差別，而且無(wú)法直接進(jìn)形狀和分布都是不規(guī)則的）?！搿爱?dāng)量粗糙”的概念。實(shí)際管道的沿程水頭損失（阻力平方區(qū)）試驗(yàn)

l

v2lv2

2gdhfhfd

2g4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律實(shí)際管道（自然粗糙）沿程阻力系數(shù)——實(shí)際管道的自然粗糙度不但與人工砂粒的粗糙量（高度、度存在很大差別，而且無(wú)法直接進(jìn)形狀和分布都是不規(guī)則的）?！搿爱?dāng)量粗糙”的概念。實(shí)際管道的沿程水頭損失（阻力平方區(qū)）試驗(yàn)lv2hf

l

v2d

2g

2gdhf[2

lg(3.7

)]2

1

d

4.6

紊流的沿程水頭損失實(shí)際管道（自然粗糙）沿程阻力系數(shù)——實(shí)際管道的自然粗糙度不但與人工砂粒的粗糙量（高度、度存在很大差別，而且無(wú)法直接進(jìn)形狀和分布都是不規(guī)則的）?！搿爱?dāng)量粗糙”的概念。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律實(shí)際管道的沿程水頭損失（阻力平方區(qū)）試驗(yàn)lv2hf

l

v2d

2g

2gdhf[2

lg(3.7

)]2

1

d

當(dāng)量粗糙度把具有同一沿程阻力系數(shù)λ

值的砂粒粗糙度作為某類管的當(dāng)量粗糙度。4.6

紊流的沿程水頭損失實(shí)際管道（自然粗糙）沿程阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失圓管的λ和Re的關(guān)系曲線。沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律d實(shí)際管道沿程阻力系數(shù)——莫迪（Moody）曲線——1944年英國(guó)人莫迪對(duì)各種工業(yè)管道（自然管道）進(jìn)行了試驗(yàn)研究，繪制出各種不同相對(duì)粗糙度

的4.6

紊流的沿程水頭損失實(shí)際管道沿程阻力系數(shù)——莫迪（Moody）曲線沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律4.6

紊流的沿程水頭損失實(shí)際管道沿程阻力系數(shù)——莫迪（Moody）曲線沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律λ

變化規(guī)律與尼古拉茲試驗(yàn)基本相同。4.6

紊流的沿程水頭損失實(shí)際管道沿程阻力系數(shù)——莫迪（Moody）曲線沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律在過(guò)渡粗糙區(qū)與尼古拉茲試驗(yàn)的曲線規(guī)律有所不同。4.6

紊流的沿程水頭損失沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律在過(guò)渡粗糙區(qū)與尼古拉茲試驗(yàn)的曲線規(guī)律有所不同。實(shí)際管道沿程阻力系數(shù)——莫迪（Moody）曲線過(guò)渡粗糙區(qū)計(jì)算公式（顯）1)3

],d

Re

0.0055[1

(20000

106(4000

Re

107

,

0.01)d4.6

紊流的沿程水頭損失實(shí)際管道沿程阻力系數(shù)——莫迪（Moody）曲線沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律計(jì)算

Re

，

確定當(dāng)量粗糙度，根據(jù)Moody圖查出λ值→

hf

。lv2hf

d

2g【例4-5】水在直徑d=600mm，l=500m的新鑄鐵管中做有壓流動(dòng)，水溫15oC

，斷面平均流速v=1.7m/s，試求λ值，并求管中水流的沿程水頭損失？（水溫15oC

時(shí)，ν

=0.0114cm2/s）注：查表4-2，鑄鐵管的當(dāng)量粗糙度（）為0.3~1.0mm，取0.6mm進(jìn)行計(jì)算。4.6

紊流的沿程水頭損失4.6

紊流的沿程水頭損失上述對(duì)沿程阻力系數(shù)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)是最近六十多年來(lái)的研究成果。要應(yīng)用相關(guān)公式，須采用自然管道或河道的當(dāng)量粗糙度，而目前尚缺乏較完整的資料，因此限制了這些公式的廣泛應(yīng)用。計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式4.6

紊流的沿程水頭損失上述對(duì)沿程阻力系數(shù)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)是最近六十多年來(lái)的研究成果。要應(yīng)用相關(guān)公式，須采用自然管道或河道的當(dāng)量粗糙度，而目前尚缺乏較完整的資料，因此限制了這些公式的廣泛應(yīng)用。計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式上述對(duì)沿程阻力系數(shù)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)是最近六十多年來(lái)的研究成果。要應(yīng)用相關(guān)公式，須采用自然管道或河道的當(dāng)量粗糙度，而目前尚缺乏較完整的資料，因此限制了這些公式的廣泛應(yīng)用。早在18世紀(jì)，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中根據(jù)大量實(shí)際資料，就已總結(jié)出一套計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式上述對(duì)沿程阻力系數(shù)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)是最近六十多年來(lái)的研究成果。要應(yīng)用相關(guān)公式，須采用自然管道或河道的當(dāng)量粗糙度，而目前尚缺乏較完整的資料，因此限制了這些公式的廣泛應(yīng)用。早在18世紀(jì)，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中根據(jù)大量實(shí)際資料，就已總結(jié)出一套計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式——舍齊公式（謝才公式）。4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式上述對(duì)沿程阻力系數(shù)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)是最近六十多年來(lái)的研究成果。要應(yīng)用相關(guān)公式，須采用自然管道或河道的當(dāng)量粗糙度，而目前尚缺乏較完整的資料，因此限制了這些公式的廣泛應(yīng)用。早在18世紀(jì)，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中根據(jù)大量實(shí)際資料，就已總結(jié)出一套計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式——舍齊公式（謝才公式）。謝才公式【缺點(diǎn)】缺乏理論依據(jù)。【優(yōu)點(diǎn)】源于實(shí)踐，滿足需求，方法簡(jiǎn)便。4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式1769年，法國(guó)工程師謝才總結(jié)了明渠均勻流的實(shí)測(cè)資料，提出了計(jì)算均勻流平均流速或沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式謝才4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式1769年，法國(guó)工程師謝才總結(jié)了明渠均勻流的實(shí)測(cè)資料，提出了計(jì)算均勻流平均流速或沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式：v

C

RJ

C

Ri謝才4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式1769年，法國(guó)工程師謝才總結(jié)了明渠均勻流的實(shí)測(cè)資料，提出了計(jì)算均勻流平均流速或沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式：v

C

RJ

C

Ri均勻流時(shí)：水力坡度J=i（i為明渠底坡）；謝才4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式1769年，法國(guó)工程師謝才總結(jié)了明渠均勻流的實(shí)測(cè)資料，提出了計(jì)算均勻流平均流速或沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式：v

C

RJ

C

Ri均勻流時(shí)：水力坡度J=i（i為明渠底坡）；謝才i

z01

z02l

sin4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式1769年，法國(guó)工程師謝才總結(jié)了明渠均勻流的實(shí)測(cè)資料，提出了計(jì)算均勻流平均流速或沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式：v

C

RJ

C

Ri均勻流時(shí)：水力坡度J=i（i為明渠底坡）；C——舍齊（謝才）系數(shù)，是一個(gè)有量綱的量謝才4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式1769年，法國(guó)工程師謝才總結(jié)了明渠均勻流的實(shí)測(cè)資料，提出了計(jì)算均勻流平均流速或沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式：v

C

RJ

C

Ri均勻流時(shí)：水力坡度J=i（i為明渠底坡）；C——舍齊（謝才）系數(shù)，是一個(gè)有量綱的量，單位是m1/2s-1。1[C]=[L2

T-1

]謝才4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式v

C

RJ

C

Ri達(dá)西公式lv2hf

4R

2g4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式——與達(dá)西公式是一致的，只是表現(xiàn)形式不同：舍齊（謝才）公式v

C

RJ

C

Ri達(dá)西公式lv2hf

4R

2g4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式——與達(dá)西公式是一致的，只是表現(xiàn)形式不同：舍齊（謝才）公式v

C

RJ

C

Ri達(dá)西公式lv2hf

4R

2g8gRJ8g

C

lv2hf

4R

2g

v

4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式——與達(dá)西公式是一致的，只是表現(xiàn)形式不同：舍齊（謝才）公式v

C

RJ

C

Ri達(dá)西公式lv2hf

4R

2g8gRJ8glv2hf

4R

2g

v

C

4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式——與達(dá)西公式是一致的，只是表現(xiàn)形式不同：舍齊（謝才）公式v

C

RJ

C

Ri達(dá)西公式lv2hf

4R

2g8gRJlv2hf

4R

2g

v

8g

8g

C

or

C

24.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式——與達(dá)西公式是一致的，只是表現(xiàn)形式不同：舍齊（謝才）公式v

C

RJ

C

Ri達(dá)西公式lv2hf

4R

2g8gRJlv2hf

4R

2g

v

8g

8g

C

or

C

2理論上適用于管道和明渠中的不同流態(tài)，只是C的公式不同而已。4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式——與達(dá)西公式是一致的，只是表現(xiàn)形式不同：舍齊（謝才）公式v

C

RJ

C

Ri達(dá)西公式lv2hf

4R

2g8gRJlv2hf

4R

2g

v

8g

8g

C

or

C

2理論上適用于管道和明渠中的不同流態(tài)，只是C的公式不同而已。由于C值是根據(jù)紊流阻力平方區(qū)的實(shí)測(cè)資料求得，因此謝才公式只能適用于管道和明渠中的紊流阻

力平方區(qū)。BUT4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式v

C

RJ

C

Ri4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式RJ

C

RiCv

4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式RJ

C

RiCv

v2C

24R

2gf

8g

h

l4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式舍齊（謝才）公式RJ

C

RiCv

計(jì)算謝才系數(shù)C的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧公式巴甫洛夫斯基公式4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式兩種常用的計(jì)算謝才系數(shù)C的經(jīng)驗(yàn)公式（1）曼寧（Manning，1890）公式1R

61nC

4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式n—粗糙系數(shù)（糙率）：衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。兩種常用的計(jì)算謝才系數(shù)C的經(jīng)驗(yàn)公式（1）曼寧（Manning，1890）公式1R

61nC

4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式兩種常用的計(jì)算謝才系數(shù)C的經(jīng)驗(yàn)公式（1）曼寧（Manning，1890）公式n—粗糙系數(shù)（糙率）：衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。1R

61nC

2

1R

3

J

21n

v

C

RJ

謝才公式4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式兩種常用的計(jì)算謝才系數(shù)C的經(jīng)驗(yàn)公式（1）曼寧（Manning，1890）公式n—粗糙系數(shù)（糙率）：衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。1R

61nC

2

1R

3

J

21n

v

C

RJ

謝才公式（2）巴甫

斯基（1925）公式C

1

Ry

y

2.5

n

0.13

0.75nR

(

n

0.10)4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式兩種常用的計(jì)算謝才系數(shù)C的經(jīng)驗(yàn)公式（1）曼寧（Manning，1890）公式n—粗糙系數(shù)（糙率）：衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。1R

61nC

2

1R

3

J

21n

v

C

RJ

謝才公式n（2）巴甫

斯基（1925）公式C

1

Ryy

2.5R

(

n

0.10)R

1.0m,

y

1.5R

1.0m,

y

1.3n

0.13

0.75nn近似表達(dá)4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式兩種常用的計(jì)算謝才系數(shù)C的經(jīng)驗(yàn)公式（1）曼寧（Manning，1890）公式n—粗糙系數(shù)（糙率）：衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。1R

61nC

2

1R

3

J

21n

v

C

RJ

謝才公式n（2）巴甫

斯基（1925）公式C

1

Ryy

2.5

n

0.13

0.75

R

(

n

0.10)R

1.0m,

y

1.5

nR

1.0m,

y

1.3

n0.1

R

3.0m,0.011

n

0.035

~

0.04近似表達(dá)適用范圍4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式兩種常用的計(jì)算謝才系數(shù)C的經(jīng)驗(yàn)公式（1）曼寧（Manning，1890）公式n—粗糙系數(shù)（糙率）：衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。1R

61nC

2

1R

3

J

21n

v

C

RJ

謝才公式（2）巴甫

斯基（1925）公式nC

1

Ryy

2.5

n

0.13

0.75

R

(

n

0.10)R

1.0m,

y

1.3R

1.0m,

y

1.5

nn0.1

R

3.0m,0.011

n

0.035

~

0.04近似表達(dá)適用范圍4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1R

61nC

4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n8gv

C

RJ

C

謝才公式謝才系數(shù)C與

有關(guān)。4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n8gv

C

RJ

C

謝才公式謝才系數(shù)C與

有關(guān)。4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n為什么在曼寧公式8gv

C

RJ

C

謝才公式謝才系數(shù)C與

有關(guān)。中僅能看到壁面粗糙度對(duì)謝才系數(shù)的影響，而忽略了Re的影響？4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n為什么在曼寧公式8gv

C

RJ

C

謝才公式謝才系數(shù)C與

有關(guān)。中僅能看到壁面粗糙度對(duì)謝才系數(shù)的影響，而忽略了Re的影響？【曼寧公式的局限性】——經(jīng)驗(yàn)公式是基于阻力平方區(qū)進(jìn)行的試驗(yàn)成果而

，根據(jù)尼古拉茲試驗(yàn)結(jié)果可知，在阻力平方區(qū)即紊流粗糙管區(qū)λ與Re無(wú)關(guān)，只與壁面的相對(duì)粗糙度有關(guān)。4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n局限性：紊流阻力平方區(qū)4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n局限性：紊流阻力平方區(qū)關(guān)鍵參數(shù)：糙率n糙率n——衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n局限性：紊流阻力平方區(qū)關(guān)鍵參數(shù)：糙率n糙率n——衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。選擇完全符合實(shí)際情況的n值非常4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n局限性：紊流阻力平方區(qū)關(guān)鍵參數(shù)：糙率n糙率n——衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)。選擇完全符合實(shí)際情況的n值非常（但至今已累積比較豐富的實(shí)測(cè)資料，比當(dāng)量粗糙度⊿的選擇相對(duì)容易些，見(jiàn)P143表4-3）。4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式曼寧（Manning，1890）公式1C

1

R

6n局限性：紊流阻力平方區(qū)關(guān)鍵參數(shù)：糙率n糙率n——衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙情況對(duì)水流影響的一個(gè)綜合性系數(shù)?！纠?-9】一鋼筋混凝土襯砌隧洞，直徑6

m，長(zhǎng)

1km，通過(guò)流量為400m3/s，流動(dòng)在水力粗糙區(qū)，求水頭損失。（注：糙率系數(shù)n取0.014）4.6

紊流的沿程水頭損失4.6

紊流的沿程水頭損失1C

1

R

6n【例4-9】一鋼筋混凝土襯砌隧洞，直徑6

m，長(zhǎng)

1km，通過(guò)流量為400m3/s，流動(dòng)在水力粗糙區(qū)，求水頭損失。（注：糙率系數(shù)n取0.014）經(jīng)驗(yàn)公式v2l

hf

4R

2g

C

f8g

,

h

v2lC

2

Rv

C

RJ【例4-9】一鋼筋混凝土襯砌隧洞，直徑6

m，長(zhǎng)

1km，通過(guò)流量為400m3/s，流動(dòng)在水力粗糙區(qū)，求水頭損失。（注：糙率系數(shù)n取0.014）4.6

紊流的沿程水頭損失1C

1

R

6nv2l

8g

C

,

hf

v2lC2

Rfh

v

C

RJ4R

2g查Moody圖經(jīng)驗(yàn)公式4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式【簡(jiǎn)單延伸】謝才公式和曼寧公式在一維明渠非恒定水流模擬中的應(yīng)用v

C

RJ1C

1

R

6n4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式【簡(jiǎn)單延伸】謝才公式和曼寧公式在一維明渠非恒定水流模擬中的應(yīng)用v

C

RJ一維明渠非恒定水流——圣維南方程連續(xù)方程運(yùn)動(dòng)方程L1

Q

H

qB

x

t

0u

u

u

g

H

g

u

ut

x

x C2

R水位H流量Q1C

1

R

6n4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式【簡(jiǎn)單延伸】謝才公式和曼寧公式在一維明渠非恒定水流模擬中的應(yīng)用v

C

RJ一維明渠非恒定水流——圣維南方程連續(xù)方程運(yùn)動(dòng)方程L1

Q

H

qB

x

t

0u

u

u

g

H

t

x

xg

u

uC2

R水位H流量Q1C

1

R

6n摩擦阻力項(xiàng)0R C

2

R

g

u

uu

C RJ

,

RJ

04.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式【簡(jiǎn)單延伸】謝才公式和曼寧公式在一維明渠非恒定水流模擬中的應(yīng)用v

C

RJ1C

1

R

6n4.6

紊流的沿程水頭損失計(jì)算hf的經(jīng)驗(yàn)公式【簡(jiǎn)單延伸】謝才公式和曼寧公式在一維明渠非恒定水流模擬中的應(yīng)用v

C

RJ一維明渠非恒定水流——圣維南方程連續(xù)方程運(yùn)動(dòng)方程L1

Q

H

qB

x

t

0u

u

u

g

H

g

u

u水位H流量Q1C

1

R

6n0C

2g(u2

v2

)

b

b

t

x

x C2

R二維20C2

C2

u

gu2一維2020[ln(

y

/

z

)]2u

,

(z

/

30)三維

0

0R C

2

R

g

u

u【第四章作業(yè)題（2）】習(xí)題（P161-162）4-94-16交作業(yè)時(shí)間：12月4號(hào)星期五。Outline第四章流動(dòng)型態(tài)和水頭損失紊流運(yùn)動(dòng)的基本概念紊流的沿程水頭損失局部水頭損失4.7

局部水頭損失局部水頭損失hf沿程水頭損失：由于克服摩擦阻力作功消耗能量而損失的水頭，隨流程的長(zhǎng)度而增加。hj局部水頭損失：由于局部邊界急劇改變，導(dǎo)致水流結(jié)構(gòu)改變、流速分布改組并產(chǎn)生漩渦區(qū)所引起的水頭損失。假定沿程水頭損失和局部水頭損失是單獨(dú)發(fā)生作用，互不影響，總水頭損失:12

f12

j12hw

h

h4.7

局部水頭損失局部水頭損失hf沿程水頭損失：由于克服摩擦阻力作功消耗能量而損失的水頭，隨流程的長(zhǎng)度而增加。hj局部水頭損失：由于局部邊界急劇改變，導(dǎo)致水流結(jié)構(gòu)改變、流速分布改組并產(chǎn)生漩渦區(qū)所引起的水頭損失。4.7

局部水頭損失局部水頭損失局部水頭損失：由于局部邊界急劇改變，導(dǎo)致水流結(jié)構(gòu)改變、流速分布改組并產(chǎn)生漩渦區(qū)所引起的水頭損失。局部水頭損失實(shí)際上是在一定長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生的，為了處理方便，工程上把局部水頭損失發(fā)生的地點(diǎn)認(rèn)為是集中發(fā)生在邊界突變的斷面上。4.7

局部水頭損失局部水頭損失局部水頭損失：由于局部邊界急劇改變，導(dǎo)致水流結(jié)構(gòu)改變、流速分布改組并產(chǎn)生漩渦區(qū)所引起的水頭損失。局部水頭損失實(shí)際上是在一定長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生的，為了處理方便，工程上把局部水頭損失發(fā)生的地點(diǎn)認(rèn)為是集中發(fā)生在邊界突變的斷面上。4.7

局部水頭損失局部水頭損失局部水頭損失：由于局部邊界急劇改變，導(dǎo)致水流結(jié)構(gòu)改變、流速分布改組并產(chǎn)生漩渦區(qū)所引起的水頭損失。局部水頭損失實(shí)際上是在一定長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生的，為了處理方便，工程上把局部水頭損失發(fā)生的地點(diǎn)認(rèn)為是集中發(fā)生在邊界突變的斷面上。局部水頭損失的計(jì)算，難以應(yīng)用理論來(lái)求解——主要是因?yàn)殡y以確定急變流情況用在固體邊界上的動(dòng)水壓強(qiáng)4.7

局部水頭損失局部水頭損失局部水頭損失：由于局部邊界急劇改變，導(dǎo)致水流結(jié)構(gòu)改變、流速分布改組并產(chǎn)生漩渦區(qū)所引起的水頭損失。局部水頭損失實(shí)際上是在一定長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生的，為了處理方便，工程上把局部水頭損失發(fā)生的地點(diǎn)認(rèn)為是集中發(fā)生在邊界突變的斷面上。局部水頭損失的計(jì)算，難以應(yīng)用理論來(lái)求解——主要是因?yàn)殡y以確定急變流情況

用在固體邊界上的動(dòng)水壓強(qiáng)——大多數(shù)情況只能通過(guò)試驗(yàn)方法來(lái)解決。4.7

局部水頭損失局部水頭損失局部水頭損失：由于局部邊界急劇改變，導(dǎo)致水流結(jié)構(gòu)改變、流速分布改組并產(chǎn)生漩渦區(qū)所引起的水頭損失。局部水頭損失的計(jì)算，難以應(yīng)用理論來(lái)求解——主要是因?yàn)殡y以確定急變流情況

用在固體邊界上的動(dòng)水壓強(qiáng)——大多數(shù)情況只能通過(guò)試驗(yàn)方法來(lái)解決。以圓管突然擴(kuò)大的局部水頭損失的計(jì)算為例進(jìn)行介紹4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj右圖所示為一突然擴(kuò)大的圓管，

管的斷面從A1突然擴(kuò)大至A2。4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj右圖所示為一突然擴(kuò)大的圓管，

管的斷面從A1突然擴(kuò)大至A2。液流由小斷面進(jìn)入大斷面時(shí)，

流股由于慣性，脫離固體邊界，

四周形成漩渦，

然后流股逐漸擴(kuò)大，經(jīng)過(guò)l（約5~8倍d2）之后才與大斷面吻合。4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj漸變流過(guò)水?dāng)嗝?-1和2-2的能量方程：122

22g2p

v

p

v21

1

2gw12

h(z

1

)

(z

2

)

4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj漸變流過(guò)水?dāng)嗝?-1和2-2的能量方程：l很小，可忽略沿程水頭損失，即122

22g2p

v

p

v21

1

2gw12

h(z

1

)

(z

2

)

jhw

h124.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj漸變流過(guò)水?dāng)嗝?-1和2-2的能量方程：l很小，可忽略沿程水頭損失，即122

22g2p

v

p

v21

1

2gw12

h(z

1

)

(z

2

)

jw12h

h21

1

2g12

p

v 1

)

(z

(z2gp

v22)

2

2

hj4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj漸變流過(guò)水?dāng)嗝?-1和2-2的能量方程：l很小，可忽略沿程水頭損失，即122

22g2p

v

p

v21

1

2gw12

h(z

1

)

(z

2

)

jw12h

h21

1

2g12

p

v 1

)

(z

(zp

v22)

2

2

hj12g

2gv2g2v22

)p

hj

(z1

1

)

(z2

2

)

(p4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj漸變流過(guò)水?dāng)嗝?-1和2-2的能量方程：l很小，可忽略沿程水頭損失，即122

22g2p

v

p

v21

1

2gw12

h(z

1

)

(z

2

)

jw12h

h21

1

2g12

p

v 1

)

(z

(zp

v22)

2

2

hj12g

2gp

v2g2v2

hj

(z1

p1

)

(z2

2

)

(2

)4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj漸變流過(guò)水?dāng)嗝?-1和2-2的能量方程：l很小，可忽略沿程水頭損失，即122

22g2p

v

p

v21

1

2gw12

h(z

1

)

(z

2

)

jw12h

h21

1

2g12

p

v 1

)

(z

(zp

v22)

2

2

hj12g

2gp

v2g2v2

hj

(z1

p1

)

(z2

2

)

(2

)動(dòng)量方程

F

Q(2v2

1v1)

F

P1

P2

R

'

G4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l壓力：P1

p1A2P2

p2

A24.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l壓力：P1

p1

A2摩擦阻力：l很小，忽略P2

p2

A24.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l壓力：P1

p1

A2摩擦阻力：l很小，忽略P2

p2

A2

F

Q(2v2

1v1)動(dòng)量方程4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l壓力：P1

p1

A2摩擦阻力：l很小，忽略P2

p2

A2

F

Q(2v2

1v1)

P1

P2

G

cos

Q(2v2

1v1)動(dòng)量方程4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l壓力：P1

p1

A2摩擦阻力：l很小，忽略P2

p2

A2

F

Q(2v2

1v1)

P1

P2

G

cos

Q(2v2

1v1)動(dòng)量方程1

2

p1A2

p2

A2

A2l2

21

1

Q(

v

v

)lz

z4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l壓力：P1

p1

A2摩擦阻力：l很小，忽略P2

p2

A2

F

Q(2v2

1v1)

P1

P2

G

cos

Q(2v2

1v1)動(dòng)量方程

p2

)

(2v2

1v1)v212g

(z

p1

)

(z1

2

p1A2

p2

A2

A2l2

21

1

Q(

v

v

)lz

z4.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l壓力：P1

p1A2摩擦阻力：l很小，忽略

p2

)

(2v2

1v1)v212g

(z

p1

)

(zP2

p2

A24.7

局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的hj作用在斷面1-1和2-2之間的控制體上的外力：重力分力；壓力；摩擦阻力。重力：G

V

A2l壓力：P1

p1A2摩擦阻力：l很小，忽略

p2

)

(2v2

1v1)v212

(z

p1

)

(z12g

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v

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hj

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1

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v

v

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2v

v2

21