第四章 流動阻力和能量損失.ppt

1、流體力學，第4章流動阻力和能量損失，第3章綜述，1。基本概念2?；径珊头匠淌?。重要的性質和結論。本章的重點和難點：1 .連續(xù)性方程2。恒定總流量能量方程3。恒定流動量方程。理解流體運動的基本描述和相關概念，理解一維流動模型；主連續(xù)性方程、恒元素流能量方程、恒總流能量方程、恒氣流能量方程和恒流量方程；重點是能量方程的應用。了解皮托管、文丘里流量計和孔板流量計的工作原理和基本計算。了解壓力分布、總水頭線、測壓管水頭線、總壓力線和流動段總壓力線的概念。第四章的主要內容如下：水頭損失的物理概念和分類，水頭損失與沿途剪應力的關系，液體運動的兩種流態(tài)，圓管層流和沿途水頭損失的計算，湍流特性，沿途阻力

2、系數的變化規(guī)律，沿途水頭損失的經驗公式，謝才公式，局部水頭損失，降低阻力的措施，4.1沿途損失和局部損失， 4.2層流和紊流，雷諾數，4.4圓管紊流阻力系數，4.5尼古拉斯實驗，4.3圓管層流，4.6工業(yè)管道紊流阻力系數計算，4.7非圓管流動，4.8局部水頭損失，4.9降低阻力的措施，要點(內容需熟練掌握)，1了解雷諾實驗過程，了解層流和紊流流態(tài)特征，掌握流態(tài)判別標準，熟練掌握兩種流動阻力形式，掌握沿途損失的計算方法3.掌握水力半徑、阻力(摩擦)速度和均勻流基本方程的計算方法。4了解圓管層流的速度分布，掌握層流損失的計算公式。5.了解圓管內湍流運動的速度分布特征。6了解尼古拉茲實驗，理解么地道

3、圖，掌握阻力系數的確定方法，用阻力系數的計算公式解決工程問題。計算非圓管的當量直徑。7.掌握管道流中局部阻力的計算方法，了解減小局部阻力的措施。流體單位重量相對于基準面的勢能、橫截面上一點相對于基準面的位置高度/位置頭、物理意義、幾何意義、流體單位重量的壓力能和壓力頭、流體單位重量的總勢能、壓力計頭、流體單位重量的動能、流體單位重量的速度頭和總機械能。每單位重量流體的能量損失、壓頭損失、總流動能量方程的物理意義、粘度和慣性、物理性質、固體邊界和固體壁引起的流動阻塞和擾動、壓頭損失的物理概念和分類、內部損失原因、外部損失原因、壓頭損失概念hw、從一個部分流向下一個部分的每單位重量液體的機械能損失

4、與液體的粘度有關，液體的粘度與液體的固體邊界有關。如果液體運動時顆粒之間有相對運動，顆粒之間就會產生內摩擦。水流需要克服內部摩擦力，這將消耗能量并導致能量損失。粘度是液體流動引起能量損失的根本原因和內在原因。不同的固體邊界對水流有不同的影響。這種差異可以從圖中旋渦區(qū)的范圍和旋轉強度看出。固體邊界造成水流能量損失，這是一個外因，濕循環(huán)和水力半徑。對于P112第七區(qū)圓管的水力半徑，液體流動的水平和縱向邊界對水頭損失有影響，這可以通過水力半徑來反映。4.1沿程損失和局部損失，如果J=hf/L，則J稱為水力坡度。在工程中，它變成單位長度的摩擦阻力損失，也稱為比摩擦阻力。在圖中，h是總水頭，Hp是壓力計

5、水頭。如果hf是沿途的電阻損耗，hj是局部電阻損耗。管道系統(tǒng)的水頭損失如下4.1、沿途損失和局部損失，1。沿程阻力和沿程損失，當粘性流體在管道中流動時，流體與管壁和流體之間存在摩擦，因此沿流路流動時，流體總是被摩擦阻擋，這種沿流路的摩擦阻力稱為沿程阻力。局部阻力引起的局部損失，沿程阻力引起的沿程損失，邊界層中的速度分布圖，流體單位重量的沿程損失稱為沿程水頭損失表示，流體單位體積的沿程損失也稱為沿程壓力損失表示。沿管道流動的損失可通過以下公式獲得：(4-1-1)達西公式，(4-1-3)，其中，與雷諾數和管壁粗糙度相關的沿管道阻力系數是無量綱系數，將在本章下文討論；局部阻力和損失局部裝置，如閥門、

6、彎管和變截面管道，通常安裝在管道系統(tǒng)中。當流體流過這些局部裝置時，流速將被重新分配，并且流體顆粒相互碰撞并與局部裝置碰撞，導致渦流，這阻礙了流體的流動。因為這種阻塞發(fā)生在局部突變流段，所以稱為局部阻力。流體為克服局部阻力而損失的能量稱為局部損失。局部阻力和局部損失單位重量流體的局部損失稱為局部水頭損失，單位體積流體的局部損失也稱為局部壓力損失。管道流中的局部損失可通過以下公式獲得，其中局部阻力系數。局部阻力系數是一個無量綱系數，它是根據不同的局部裝置通過實驗確定的。這將在本章后面討論。(4-1-2)，(4-1-4)，3?？傋枇涂偰芰繐p失，總能量損失應等于局部損失和各截面局部損失之和，即上述公

7、式稱為能量損失疊加原理。雷諾實驗簡介1883年，英國物理學家雷諾根據圖中所示的實驗裝置對粘性流體進行了實驗，并提出流體運動有兩種類型：層流和湍流。奧斯鮑恩雷諾(1842-1916)，4.2層流和紊流，雷諾數，4.2層流和紊流，雷諾數，雷諾實際安裝圖，1。沿程水頭損失與平均速度的關系，雷諾試驗，1884年的雷諾試驗揭示了兩種實際液體運動形式的不同本質，即層流和湍流。層流區(qū)，過渡區(qū)，紊流區(qū)，層流：紊流到層流：AB段，層流，DE段，紊流，經驗結論理論，雷諾實驗，雷諾實驗動態(tài)演示，在雙對數坐標紙上畫出對應關系，并得到，結果表明，在公式中，直線的截距；直線的斜率，以及(是直線和水平線之間的交角)。水頭損失與平均速度成正比。在紊流中，水頭損失與平均速度的1.752次方成正比。大部分實驗點集中在不同斜率的直線上，方程為：層流：hf與V的對數關系，當V由小變大時，流型由層流變?yōu)橥牧?，實驗點落在曲線ABC上(用紅線表示)。沿程損失與平均速度的冪成正比，阻力系數取為： hf Vn，截面AB，n=1，1/V，截面BC，n=N=2，與V無關，B是層流到紊流、紊流和層流的分界點，V由大變小，實驗點落在曲線CDA上。D是從湍流到層流的分界點，B點的速度稱為上臨界速度，記錄為V，D點的速度稱為下臨