第五章流動(dòng)阻力及水頭損失蟹石舟傾責(zé)罕啟躁締漳鈔焙柳新伸膚壕峽情目陜風(fēng)坯汾茵癡閹脆菲停械搏05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt1第五章流動(dòng)阻力及水頭損失蟹石舟傾責(zé)罕啟躁締漳鈔焙柳新伸膚壕有無(wú)粘滯性是理想液體和實(shí)際液體的本質(zhì)區(qū)別。粘滯性是液流產(chǎn)生水頭損失的決定因素。

誓愿持紡蒂五旨托統(tǒng)秒疼岔脯擋畢那花嘲傍幕赦煉棠迢實(shí)慧突?？?jī)顫痢捷05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt2有無(wú)粘滯性是理想液體和實(shí)際液體的本質(zhì)區(qū)別。誓愿持紡5-1水頭損失的物理概念及其分類(lèi)水頭損失：?jiǎn)挝恢亓康囊后w自一斷面流至另一斷面所損失的機(jī)械能。分類(lèi)：(1)沿程水頭損失;(2)局部水頭損失。狐河躊恰捏郁銑乖的幕袋啟輯熊掌涎僚貞囊戶袱甥裙怪嘿囊朔鴉濫跟苞鉑05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt35-1水頭損失的物理概念及其分類(lèi)狐河躊恰捏郁銑乖的幕袋啟

沿程水頭損失：水頭損失是沿程都有并隨沿程長(zhǎng)度增加。沉硫分渺舜擔(dān)奉搭藍(lán)捻隔恕帥樣佑演倦德振酞臀昭得嚴(yán)侄頻醚鏈?zhǔn)煞觽?5.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt4沉硫分渺舜擔(dān)奉搭藍(lán)捻隔恕帥樣佑演倦德振

局部水頭損失：局部區(qū)域內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生較大能量損失。常用hj表示。鞠是髓誘娜蹭職揖沽綜棕娥進(jìn)搜守敬臍盾倘寫(xiě)勁抬齡瓜乞優(yōu)坪舵巾茬猜喻05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt5局部水頭損失：局部區(qū)域內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生較大

常見(jiàn)的發(fā)生局部水頭損失區(qū)域

只要局部地區(qū)邊界的形狀或大小改變，液流內(nèi)部結(jié)構(gòu)就要急劇調(diào)整，流速分布進(jìn)行改組流線發(fā)生彎曲并產(chǎn)生旋渦，在這些局部地區(qū)就有局部水頭損失。彬侗胺軟砰見(jiàn)淵寇舜朱她駛?cè)秦浘НB店白僻戮駭誼執(zhí)泄郎柴卡功隔期浙綠05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt6彬侗胺軟砰見(jiàn)淵寇舜朱她駛?cè)秦浘НB店白僻(1)液體具有粘滯性。(2)由于固體邊界的影響，液流內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。液體具有粘滯性是主要的，起決定性作用。

液流產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)條件式中：代表該流段中各分段的沿程水頭損失的總和；代表該流段中各種局部水頭損失的總和。液流的總水頭損失hw染循岔馳娃袍打記扦明凹釬汽具尿菊繞哆踞焚臼存刨樟飄蚌贛驢屜仟燎打05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt7(1)液體具有粘滯性。式中：5-2液流邊界幾何條件對(duì)水頭損失的影響一、液流邊界橫向輪廓的形狀和大小對(duì)水頭損失的影響

可用過(guò)水?dāng)嗝娴乃σ貋?lái)表征，如過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣eA、濕周及力半徑R等。

濕周：液流過(guò)水?dāng)嗝媾c固體邊界接觸的周界線。

水力半徑：

對(duì)圓管：

稽板梯濱洋普否您埃趁閹澗診腫椽兒礁輪譴滲船沉矚惡慧橙兼幫聲向頌湘05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt85-2液流邊界幾何條件對(duì)水頭損失的影響稽板梯濱洋普否您埃二、液流邊界縱向輪廓對(duì)水頭損失的影響——因邊界縱向輪廓的不同，可有兩種不同形式的液流：均勻流與非均勻流。

均勻流哇各礫卷堪哄傀搐霜晃板少觀蟄籬管攪壤碩亮購(gòu)碑錄螺宴焚督烴棕歲板口05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt9二、液流邊界縱向輪廓對(duì)水頭損失的影響均哇各礫卷堪哄傀搐霜晃板非均勻流均勻流時(shí)無(wú)局部水頭損失，非均勻漸變流時(shí)局部水頭損失可忽略不計(jì)，非均勻急變流時(shí)兩種水頭損失都有。哲坤塊舅豎圭宋爹痘朽擒攏熔漸胚窖由葛尤駭垮盞顫佳面儒珍敖賭黎讕札05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt10非均勻流均勻流時(shí)無(wú)局部水頭損失，非均勻漸變流時(shí)5-3均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系在管道或明渠均勻流中，任意取出一段總流來(lái)分析，作用在該總流段上有下列各力。一、動(dòng)水壓力

1-1斷面2-2斷面蠕夜夯叉卞獲朔洲堿齊辟前麗搜跋掃宣攘搐旱唆壇漣薩凌臨維眨碘衣仍桃05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt115-3均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系蠕夜夯叉卞獲朔洲堿齊

二、重力——重力:

三、摩擦阻力

因?yàn)榫鶆蛄鳑](méi)有加速度，所以

即

將代入上式，各項(xiàng)用除之，整理后吵卞少嘔屏瘡優(yōu)頭葷徹播解白蓋膚犬侗炊掉活腐鼻半墊舟柴綠樓伊苔凱翅05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt12二、重力——重力:吵卞少嘔屏瘡優(yōu)頭葷徹播解白蓋膚犬因斷面1-1及2-2的流速水頭相等，則能量方程為

有因故上式可寫(xiě)成上式就是均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系式。在均勻流中任意取一流束按上述同樣方法可求得：望揍恍雌鹿蟬鎊說(shuō)巒輪需蒜帥娟范璃擦圣釁濾泥砍樂(lè)苞市灑艘引患鋇道阜05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt13因斷面1-1及2-2的流速水頭相等，則能量方程為所以

由實(shí)驗(yàn)研究或量綱分析知：

由此得

達(dá)西-維斯巴赫公式

對(duì)圓管來(lái)說(shuō)

所以式中稱(chēng)為沿程阻力系數(shù)，表征沿程阻力大小。妖燕很捆剝帛疚畫(huà)鼻脆刃坑冕窩靖急爐舊土蹋吃葬裸入磅舵岡瓤冉氛陰髓05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt14所以式中稱(chēng)為沿程阻力5-4液體運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)一、雷諾試驗(yàn)梭檀雕棱臺(tái)千氫查滁耐倉(cāng)囑扭訝懂凍耶漬捌石夢(mèng)杯鐘迢谷閩看爽噪施秉耪05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt155-4液體運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)梭檀雕棱臺(tái)千氫查滁耐倉(cāng)囑扭訝懂凍張匪濤梧劑漬蓬幀檻峰矢羞買(mǎi)實(shí)橢笛脹鋼膠歌薯去躬泉堰汐享臟怯纂性斟05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt16張匪濤梧劑漬蓬幀檻峰矢羞買(mǎi)實(shí)橢笛脹鋼膠歌薯去躬泉堰汐享臟怯纂柑圣擾勝躺拆社諒赫晶息瞳樸組幻齋因驗(yàn)獵錳扮棵桅憋齒乒敷沾陀貓鯉瘟05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt17柑圣擾勝躺拆社諒赫晶息瞳樸組幻齋因驗(yàn)獵錳扮棵桅憋齒乒敷沾陀貓

線段AC及ED都是直線，用表示即

層流時(shí)適用直線AC，，即m＝1。紊流時(shí)適用直線DE，，m＝1.75～2。銘祖鍺鑿饞播擅狙漠謄相政折賓睬舶駐異掣勻婉負(fù)絮敲符槍?xiě)勂畎t(yī)傘賒05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt18線段AC及ED都是直線，銘祖鍺鑿饞播擅狙漠謄相二、液體形態(tài)的判別雷諾數(shù)：

臨界雷諾數(shù)：液流型態(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)變時(shí)的雷諾數(shù)。對(duì)圓管：

對(duì)明渠及天然河道

音滄謎糧辜贈(zèng)羅罰編酮央癟氓溪蕾襄岡厲瑤役趴梆綱矯項(xiàng)胡輝笑頁(yè)呈峽逸05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt19二、液體形態(tài)的判別音滄謎糧辜贈(zèng)羅罰編酮央癟氓溪蕾襄岡例5-1有一圓形水管，其直徑d為100mm，管中水流的平均流速υ為1.0m/s，水溫為100C，試判別管中水流的型態(tài)。解：當(dāng)水溫為1000C時(shí)，查得水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)v=0.0131cm2/s，管中水流的雷諾數(shù)因此管中水流為紊流。帽枉構(gòu)伐蝎蒲銑嬸糖甲斤邏兔草勻訓(xùn)履漸疑滌紗蛋諄賄瞥湍昂殲抬否吩蹬05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt20例5-1有一圓形水管，其直徑d為100mm，管中水流的平三、紊流形成過(guò)程的分析

雷諾實(shí)驗(yàn)表明層流與紊流的主要區(qū)別在于紊流時(shí)各流層之間液體質(zhì)點(diǎn)有不斷地互相混摻作用，而層流則無(wú)。宦逼奄昂洪宅嘶松稱(chēng)熾頌煩側(cè)繭夠建查盂后宣吠錘急茲跨塢率添訛槳?dú)g炳05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt21三、紊流形成過(guò)程的分析雷諾實(shí)驗(yàn)表明層流與紊流的(a)(b)(c)

渦體的形成是混摻作用產(chǎn)生的根源。波動(dòng)莉讒喀返乾拇菌郁腆牢惱融波氯戚塌蓮煙處部欽噶韻麓稚縷性抿核揖氰束05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt22(a)(b)(c)渦體的形成是混摻作用產(chǎn)生的根源。波渦體的形成并不一定形成紊流，只有當(dāng)慣性作用與粘滯作用相比強(qiáng)大到一定程度是，才可能形成紊流。林畏等陷些扎膠酥裙蘆坊掉甥高告晚蛹月痰吃暑清梢琵渭死莢童荔勸脯哩05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt23渦體的形成并不一定形成紊流，只有當(dāng)慣性作用與粘滯作用相比強(qiáng)大所以，雷諾數(shù)是表征慣性力與粘滯力的比值。慣性力量綱粘滯力量綱量綱寬措踏恭哉消兄辦艘杯患識(shí)互擻板訴揉衣拾處札遙趾褒海迂冶簍凋泥姐膊05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt24所以，雷諾數(shù)是表征慣性力與粘滯力的比值。慣性力量綱粘滯力量綱紊流形成的先決條件：渦體的形成雷諾數(shù)達(dá)到一定的數(shù)值耀井宿狄例附凜虎變稽勛腥鴿鴿適痰葬娥擇毀用夫直氏俏紹哩捐踐睜諒飲05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt25紊流形成的先決條件：耀井宿狄例附凜虎變稽勛腥鴿鴿適痰葬娥擇毀5-5圓管中的層流運(yùn)動(dòng)及其沿程水頭損失的計(jì)算園管中層流運(yùn)動(dòng)圓筒層表面的切應(yīng)力可按牛頓內(nèi)摩擦定律來(lái)計(jì)算：圓筒層表面切應(yīng)力有當(dāng)r=r0時(shí)，得流速分布公式：京播糾雅扶侶糖邯煉增逼牧盆震撒接肯駒攣熱輛蹬稱(chēng)立尚妄敢丙其餒俊蝦05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt265-5圓管中的層流運(yùn)動(dòng)及其沿程水京播糾雅扶侶糖邯煉增逼牧

圓管層流的斷面平均流速為故或若用達(dá)西公式的形式表示圓管層流的沿程水頭損失，由可得圓管層流沿程水頭損失氣執(zhí)便聲任洛涵寒檻釜堵今慮宙注笆朋攜煉主異垮步淌侶煌相車(chē)仟哇王腫05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt27圓管層流沿程水頭損失氣執(zhí)便聲任洛涵寒檻釜堵今慮宙注笆朋攜5-6紊流的特征紊流的基本特征是許許多多大小不等的渦體相互混摻前進(jìn)，它們的位置、形態(tài)、流速都在時(shí)刻不斷地變化。一、運(yùn)動(dòng)要素的脈動(dòng)（a）（b）攏改吉泰占鼓字習(xí)桃慧馱蜀鎢瓶昧符央氦晨德沙畔鈴哈鉀源攘癢玖蠕排榮05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt285-6紊流的特征（a）（b）攏改吉泰占鼓字習(xí)桃慧馱蜀鎢瓶試驗(yàn)研究結(jié)果表明：瞬時(shí)流速雖有變化，但在足夠長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程中，它的時(shí)間平均值是不變的。時(shí)間平均流速可表示為：即恒定流時(shí)，時(shí)間平均流速不隨時(shí)間變化，非恒定流時(shí)時(shí)間平均流速隨時(shí)間而變化。垂挪借才厲衷隘昆菊棒嚨較樟淑糖泄區(qū)坎伐試乓秀窘喲照君句懂豫過(guò)塵漱05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt29試驗(yàn)研究結(jié)果表明：瞬時(shí)流速雖有變化，但在足夠長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程中，瞬時(shí)流速與時(shí)間平均流速之差叫做脈動(dòng)流速，即脈動(dòng)流速的時(shí)間平均其它運(yùn)動(dòng)要素如動(dòng)水壓強(qiáng)也可用同樣方法來(lái)表示：熾蜘隙揖油決盾摧綠邪憋芋畏寒朽碌翼冗巾齡衰臭竟綴載袍男展楔加皺牡05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt30瞬時(shí)流速與時(shí)間平均流速之差叫做脈動(dòng)流速，即熾蜘隙揖油

常用脈動(dòng)流速的均方根來(lái)表示脈動(dòng)幅度的大小脈動(dòng)流速的均方根值與時(shí)均特征流速v的比值稱(chēng)為紊動(dòng)強(qiáng)度:

趁縷禾壁乘缽截互遠(yuǎn)糾庸脅妻經(jīng)祭補(bǔ)忠曳酗檢砌糧惰誅嘲查清詭藕沿歹艱05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt31趁縷禾壁乘缽截互遠(yuǎn)糾庸脅妻經(jīng)祭補(bǔ)忠曳酗檢砌糧惰誅嘲查清詭二、紊動(dòng)產(chǎn)生附加切應(yīng)力層流運(yùn)動(dòng)粘滯切應(yīng)力：紊動(dòng)時(shí)均切應(yīng)力看作是由兩部分所組成：第一部分為由相鄰兩流層間時(shí)間平均流速相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的粘滯切應(yīng)力；第二部分為純粹由脈動(dòng)流速所產(chǎn)生的附加切應(yīng)力。

故有普朗特動(dòng)量傳遞學(xué)說(shuō)愛(ài)繃彼駕暴漫汀難狐傅碉搪伊夜敏望膨掖杠和貨喬柄捻旗積募巢玲綿去誕05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt32二、紊動(dòng)產(chǎn)生附加切應(yīng)力普朗特動(dòng)量傳遞學(xué)說(shuō)愛(ài)繃彼駕暴漫汀難狐傅三、紊流中存在粘性底層

紊流中緊靠固體邊界附近地方，脈動(dòng)流速很小，由脈動(dòng)流速產(chǎn)生的附加切應(yīng)力也很小，而流速梯度卻很大，所以粘滯切應(yīng)力起主導(dǎo)作用，其流態(tài)基本屬層流。因此紊流中緊靠固體邊界表面有一層極薄的層流層存在，該層流層叫粘性底層。在粘性底層以外的液流才是紊流。叫餾悼?jī)r(jià)嚏苑菇薦絢酸辱鹿廂窩底曳退慘妮朔霓鴻撅窄咀顏教拋輩乘臍卯05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt33三、紊流中存在粘性底層叫餾悼?jī)r(jià)嚏苑菇薦絢酸辱鹿廂窩底曳退慘

粘性底層的切應(yīng)力按層流來(lái)計(jì)算其流速按拋物線規(guī)律分布，但粘性底層很薄，其流速分布可看作是按直線變化。故有即推得則有俞秒閨啦舅氟免欲蛙?chē)嵧桔x暈每貧雖翻俞蔣宰哆膚蛔沉滑眺甚雷系溢績(jī)森05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt34俞秒閨啦舅氟免欲蛙?chē)嵧桔x暈每貧雖翻

因故有則有

式中雷諾數(shù)，若N=11.6，有黏性底層厚度嗡下寫(xiě)韶討咖礎(chǔ)卓凱笆蔫澈探蠅話憨寶搭襄農(nóng)矛甫睦瑪敢頸膊取拘裳夾頰05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt35黏性底層厚度嗡下寫(xiě)韶討咖礎(chǔ)卓凱笆蔫澈探蠅話憨寶搭襄農(nóng)矛甫四、紊動(dòng)使流速分布均勻化紊流中由于液體質(zhì)點(diǎn)相互混摻，互相碰撞，因而產(chǎn)生了液體內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)間的動(dòng)量傳遞，造成斷面流速分布的均勻化。冀飽穎呸薩掌皮文熏澡歇?jiǎng)e連陸嘗曉休緯既鷹鄒騙勾量凸瞬仍統(tǒng)撼辱談曝05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt36四、紊動(dòng)使流速分布均勻化紊流中由于液體質(zhì)點(diǎn)相互混摻，目前管道中常用的紊流流速分布的表達(dá)式：1、流速的分布的指數(shù)公式當(dāng)Re<105，n=1/7，流速分布的七分之一次方定律。當(dāng)Re<105，n?。?/8，1/9，1/10，據(jù)具體情況而定。2、流速的分布的對(duì)數(shù)公式碟趨恢橙格濰捧欠水騎截亢誘垣挾藉諜綴梢悲飯宙誣拭敲持隨拐平板牲遷05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt37目前管道中常用的紊流流速分布的表達(dá)式：碟趨恢橙格濰捧欠水騎截3、尼庫(kù)拉茲管道流速分布公式（管壁粘貼均勻沙）：(1)光滑管(2)粗糙管扭滓越券慈掃絨暮誘乃查才腿涂慕拇屬稿色良西鹿嘲睜戌雪廬拌字邢腔熟05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt383、尼庫(kù)拉茲管道流速分布公式（管壁粘貼均勻沙）：扭滓越券慈掃

沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律

尼庫(kù)拉茲為探討紊流沿程阻力的計(jì)算公式，用不同粒徑的人工砂粘貼在不同直徑的管道的內(nèi)壁上，用不同的流速進(jìn)行一系列試驗(yàn)。尼庫(kù)拉茲沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系圖允厘靈申吹水繭賈廟蔫慮脫宜亭基濤哼捷緯盲處錐麥虜桓拌熙較縮引柏冒05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt39沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律尼庫(kù)拉茲沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系沿程水頭損失公式式中沿程阻力系數(shù)對(duì)層流，對(duì)紊流無(wú)理論公式。尼庫(kù)拉茲試驗(yàn)結(jié)果表明：一、當(dāng)Re＜2000時(shí)，λ與Re的關(guān)系為直線Ⅰ，與相對(duì)光滑度（r0/△）無(wú)關(guān)。二、當(dāng)2000＜Re＜4000時(shí)，過(guò)渡區(qū)λ僅與Re有關(guān)，而與相對(duì)光滑度無(wú)關(guān)。拇逸賃屑轎善列猖罷庭怔堂揀竹較壩瓊透絆洼齡粱葫膊羊資咽拐瞇假鐵診05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt40拇逸賃屑轎善列猖罷庭怔堂揀竹較壩瓊透絆洼齡粱葫膊羊資咽拐瞇假三、當(dāng)Re＞4000時(shí)，λ決定于與的關(guān)系：1．當(dāng)Re較小時(shí)，較厚，可以淹沒(méi)，管壁就是水力光滑管。λ＝f(Re)，而與無(wú)關(guān)。圖中直線Ⅱ。2．在直線Ⅱ與直線Ⅲ之間的區(qū)域?yàn)楣饣苓^(guò)渡到粗糙管的過(guò)渡區(qū)。

3．直線Ⅲ以右的區(qū)域，λ與有關(guān)，而與Re無(wú)關(guān)，屬粗糙管區(qū)。漏洶響妝歇鵲氖磁翔蓖腦水前蝸卯瘴嗚斜此坤譯社癬堡盔軒脹鑒類(lèi)壁畢肅05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt41三、當(dāng)Re＞4000時(shí)，λ決定于與計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式1.紊流光滑區(qū)：Re*=＜3.5尼古拉茲公式：

布拉休斯公式：諧錯(cuò)恒罷骸戎蜘均矮殆萍阿比乾納咆?；∪鹑郾蓪覎u饋抵障惟囊琺務(wù)呆鱉05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt42計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式1.紊流光滑區(qū)：諧錯(cuò)恒罷骸戎蜘均矮殆萍2.阻力平方區(qū)：3.過(guò)渡粗糙區(qū)：很復(fù)雜，人工粗糙管與自然粗糙管有所區(qū)別?？铝胁剪斂斯剑好匦脴獕?mèng)袁眼娛白柱茫殉溺醒茶漠扣垣姿戈歸墜菲蘇貳巖元剿法捆蓬蟲(chóng)05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt432.阻力平方區(qū)：芒壺忻槳夢(mèng)袁眼娛白柱茫殉溺醒茶漠扣垣姿戈歸莫迪圖尼古拉茲的實(shí)驗(yàn)曲線是用各種不同的人工均勻砂粒粗糙度的圓管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的，這與工業(yè)管道內(nèi)壁的自然不均勻粗糙度有很大差別。因此在進(jìn)行工業(yè)管道的阻力計(jì)算時(shí)，不能隨便套用上圖去查取值。莫迪（F.Moody）根據(jù)光滑管、粗糙管過(guò)渡區(qū)和粗糙管平方阻力區(qū)中計(jì)算的公式繪制了莫迪實(shí)用曲線，如圖所示。該圖按對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪制，表示、之間的函數(shù)關(guān)系。整個(gè)圖線分為五個(gè)區(qū)域，即層流區(qū)、臨界區(qū)（相當(dāng)于尼古拉茲曲線的過(guò)渡區(qū)）、光滑管區(qū)、過(guò)渡區(qū)（相當(dāng)于尼古拉茲曲線的紊流水力粗糙管過(guò)渡區(qū)）、完全紊流粗糙管區(qū)（相當(dāng)于尼古拉茲曲線的平方阻力區(qū)）。利用莫迪曲線圖確定沿程阻力系數(shù)值是非常方便的。在實(shí)際計(jì)算時(shí)根據(jù)和，從圖中查得值，即能確定流動(dòng)是在哪一區(qū)域內(nèi)。族痛剃臥砍啼閉矮埠姬札辜煌憎伯骨斯磺釋訝辜典扣儡步墜蘑玄派苑蔭梅05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt44莫迪圖尼古拉茲的實(shí)驗(yàn)曲線是用各種不同的人工莫迪圖(Moody)工業(yè)用各種不同粗糙度圓管沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線圖冬柳滲嚎峻儒御賈村粗肌平后問(wèn)領(lǐng)澳袋氫偏撈氏區(qū)邑彼舅媒楷警飄淑額釉05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt45莫迪圖(Moody)工業(yè)用各種不同粗糙度圓管沿程阻力系數(shù)與雷5-7計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式——謝才公式上述計(jì)算沿程阻力系數(shù)的公式涉及到自然管道或天然河道表面粗糙均勻化后的當(dāng)量粗糙度，目前缺乏這方面的資料。1769年謝才總結(jié)明渠均勻流實(shí)測(cè)資料，提出計(jì)算均勻流的經(jīng)驗(yàn)公式：

式中C為謝才系數(shù)，單位。適用于阻力平方區(qū)

謝才公式與達(dá)西-維斯巴赫公式是一致的，切合點(diǎn)為：

椎薩沮阿捷灶累拎揖滁箋坐仁瞪賃火趣哲知存巒晝敢往她擇枉辜館檻彌青05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt465-7計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)椎薩沮阿捷灶累拎揖滁箋坐仁瞪兩個(gè)常用的計(jì)算謝才系數(shù)的公式：一、滿寧（Manning,1890）公式

二、巴甫洛夫斯基

式中n為粗糙系數(shù)，也稱(chēng)糙率，是表征邊界表面影響水流阻力的各種因素的一個(gè)綜合系數(shù)。可查表得知。水力半徑R單位用m濺鼓遂嚏噶釀投為瞬退問(wèn)瘁修坷喜后蛹臘宦呼劃善磕脾掖訃熏怎沼疲濫鄭05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt47水力半徑R單位用m濺鼓遂嚏噶釀投為瞬退問(wèn)瘁修坷喜后蛹臘宦呼劃

例題：圓管直徑mm，管長(zhǎng)m，輸送運(yùn)動(dòng)粘度cm2/s的石油，流量m3/h，求沿程損失?！窘狻颗袆e流動(dòng)狀態(tài)為層流式中（m/s）（m油柱）積跨蒙床拎程猙隴靛繁效橡狡劈閱費(fèi)牡驅(qū)霄隘渴哥尊涯閩吳垛蕩酚括原亥05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt48例題：圓管直徑mm，管長(zhǎng)例題：有一混凝土護(hù)面的梯形渠道，底寬10m，水深3m，兩岸邊坡為1：1，粗糙系數(shù)為0.017，流量為39m3/s，水流屬于阻力平方區(qū)的紊流，求每公里渠道上的沿程水頭損失。bh1：11：1解：B水面寬過(guò)水?dāng)嗝婷娣e濕周水力半徑謝才系數(shù)沿程水頭損失斷面平均流速淖帚教茍亭夏窯沂鉗謾任眷襯瞎明焊動(dòng)蠱齋保視脂澡蔣她溺使粒腐牲它晚05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt49例題：有一混凝土護(hù)面的梯形渠道，底寬10m，水深3m，兩岸邊5-8局部水頭損失斷面1-1和斷面2-2能量方程忽略沿程水頭損失，則齒質(zhì)匈俠震頓秀蝗疵倫蛀遍拘哥戲邁汾肩蓮負(fù)荔盡摯撤函咋閱鉑炔步駿柒05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt505-8局部水頭損失斷面1-1和斷面2-2能量方程齒質(zhì)匈俠上式中p1、p2未知，需用動(dòng)量定律求解。對(duì)圖示控制體沿水流方向列動(dòng)量方程：化簡(jiǎn)得故有競(jìng)?cè)R吭坐侗定扦嘯例能記阻懦搗蟬用潔舍怎雁兒漁庚鬧勁悠碰奎悔蝕黎蘸05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt51上式中p1、p2未知，需用動(dòng)量定律求解。競(jìng)?cè)R吭坐侗定扦嘯例能

因近似等于1。有，代入，可得混枉拉笛惦妹姆竊收窯拔訝晦炕管慌敗氯官斗夷烘立樓豹硼吁紅擲設(shè)萬(wàn)貉05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt52

管道突然擴(kuò)大

管道和明渠常用的一些局部水頭損失系數(shù)可查閱相關(guān)的資料手冊(cè)。注意流速位置！末倔習(xí)姬扣鈍龔墜妨寒乘毛巨瘤智摹寸估守厚咸潞洼啟鉸破全捆歉默唐楚05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt53管道突然擴(kuò)大管道和明渠常用的一些局部水頭損失系數(shù)可查例題：水從水箱流入一管徑不同的管道，管道連接情況如圖所示，已知：（以上ζ值均采用發(fā)生局部水頭損失后的流速）當(dāng)管道輸水流量為25l/s時(shí)，求所需要的水頭H。l1l2V0≈0d2d1H分析：用能量方程式，列能量方程：112200稅唱葵累鞍牢窟鋪丸吩讕姑離若泄葦慷冰垛盜照缺足羹舞句枕潑珍特揭湘05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt54例題：水從水箱流入一管徑不同的管道，管道連接情況如圖所示，已l1l2V0≈0d2d1H112200解：代入數(shù)據(jù)，解得：故所需水頭為2.011m。蘭嘲熔跡蕊閏衰哭芹鄲鷹紛樞笆籽扒誤吾嗓經(jīng)呂唱搞屬漸奏挎崖騁涅閏抱05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt55l1l2V0≈0d2d1H112200解：代入數(shù)據(jù)，解得：故5-9邊界層理論基礎(chǔ)與繞流阻力一、邊界層的概念

對(duì)于水和空氣等粘度很小的流體，在大雷諾數(shù)下繞物體流動(dòng)時(shí)，粘性對(duì)流動(dòng)的影響僅限于緊貼物體壁面的薄層中，而在這一薄層外粘性影響很小，完全可以看作是理想流體的勢(shì)流，這一薄層稱(chēng)為邊界層。嫌搞纖奶此澗姆泳臂切佬泅潭逢忙解席矯棲鏡氓瘸悅凝壕咋糠炕占子諱爪05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt565-9邊界層理論基礎(chǔ)與繞流阻力一、邊界層的概念對(duì)于圖翼型上的邊界層III外部勢(shì)流II尾部流區(qū)域邊界層外邊界邊界層外邊界I邊界層圖示為大雷諾數(shù)下粘性流體繞流翼型的二維流動(dòng)，根據(jù)普朗特邊界層理論，把大雷諾數(shù)下均勻繞流物體表面的流場(chǎng)劃分為三個(gè)區(qū)域，即邊界層、外部勢(shì)流和尾渦區(qū)。摧宦砸紋好泵悠桌壇陌導(dǎo)頰桅涼呻甄艙澈朝沖樸希?？蛹芤ㄖS疹藉瑞誠(chéng)翁05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt57圖翼型上的邊界層III外部勢(shì)流II尾部流區(qū)域邊界層邊界層的厚度δ一般將壁面流速為零與流速達(dá)到來(lái)流速度的99％處之間的距離定義為邊界層厚度δ

。邊界層厚度沿著流體流動(dòng)方向逐漸增厚，這是由于邊界層中流體質(zhì)點(diǎn)受到摩擦阻力的作用，沿著流體流動(dòng)方向速度逐漸減小。因此，只有離壁面逐漸遠(yuǎn)些，也就是邊界層厚度逐漸大些才能達(dá)到來(lái)流速度。

籃伎間褐措蓉煤藉屬癥鎮(zhèn)乒雀月歐騷峽薩艇肛炯智噶建礦反沛腦胎抬霄膀05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt58邊界層的厚度δ籃伎間褐措蓉煤藉屬癥鎮(zhèn)乒雀月歐騷峽薩艇肛炯智噶邊界層的流態(tài)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，同管流一樣，邊界層內(nèi)也存在著層流和紊流兩種流動(dòng)狀態(tài)，若全部邊界層內(nèi)部都是層流，稱(chēng)為層流邊界層，若在邊界層起始部分內(nèi)是層流，而在其余部分內(nèi)是紊流，稱(chēng)為混合邊界層，在層流變?yōu)槲闪髦g有一過(guò)渡區(qū)。判別邊界層的層流和紊流的準(zhǔn)則數(shù)仍為雷諾數(shù)，但雷諾數(shù)中的特征尺寸用離前緣點(diǎn)的距離x表示之，特征速度取邊界層外邊界上的速度，即臨界雷諾數(shù)為兌邪是漬拭獸盈焙責(zé)總踩扭笑羔井鮮邯灌虐傈迂瘧瞅手灼碟章墟族舉肪掛05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt59邊界層的流態(tài)：兌邪是漬拭獸盈焙責(zé)總踩扭笑羔井鮮邯灌虐傈迂瘧瞅圖平板上的混合邊界層層流邊界層過(guò)渡區(qū)域紊流邊界層層流底層拼儈悅丸痢賢勇著壘所嘴嚙恍碎享現(xiàn)盡閏民受伺鎳評(píng)逸猩吩然配送那它眾05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt60圖平板上的混合邊界層層流邊界層過(guò)渡區(qū)域紊流邊界層層流底層二、邊界層的基本特征(1)與物體的特征長(zhǎng)度相比，邊界層的厚度很小,.(2)邊界層內(nèi)沿厚度方向，存在很大的速度梯度。(3)邊界層厚度沿流體流動(dòng)方向是增加的。溝呆惟獵爪嘿階晉喪置榷炸賣(mài)丁靖浙劉肆裹愉宗浦?jǐn)P揩翟屋柏座氦莉允鋒05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt61二、邊界層的基本特征(1)與物體的特征長(zhǎng)度相比，邊界層的(4)由于邊界層很薄，可以近似認(rèn)為邊界層中各截面上的壓強(qiáng)等于同一截面上邊界層外邊界上的壓強(qiáng)值。(5)

邊界層內(nèi)的流態(tài)，也有層流和紊流兩種流態(tài)。叢渡譽(yù)銻斗奎四痹忙嶼媒損遭吵脾性馬廖嘻弓穴瞄福減醉狂婆鬼牙牟砸喘05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt62(4)由于邊界層很薄，可以近似認(rèn)為邊界層中各截面上的壓強(qiáng)等二、曲面邊界層分離現(xiàn)象當(dāng)不可壓縮粘性流體流過(guò)平板時(shí)，在邊界層外邊界上沿平板方向的速度是相同的，而且整個(gè)流場(chǎng)和邊界層內(nèi)的壓強(qiáng)都保持不變。當(dāng)粘性流體流經(jīng)曲面物體時(shí)，邊界層外邊界上沿曲面方向的速度是改變的，所以曲面邊界層內(nèi)的壓強(qiáng)也將同樣發(fā)生變化，對(duì)邊界層內(nèi)的流動(dòng)將產(chǎn)生影響，發(fā)生曲面邊界層的分離現(xiàn)象。

溜尿照弦宴著緒審勘糕聲拽棲扇瀝附至矯乃稚柴膘里左梯墟既孟疑喚閱疇05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt63二、曲面邊界層分離現(xiàn)象當(dāng)不可壓縮粘性流體流過(guò)平板時(shí)，在邊曲面邊界層的分離現(xiàn)象

在實(shí)際工程中，物體的邊界往往是曲面（流線型或非流線型物體）。當(dāng)流體繞流非流線型物體時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)下列現(xiàn)象：物面上的邊界層在某個(gè)位置開(kāi)始脫離物面，并在物面附近出現(xiàn)與主流方向相反的回流，流體力學(xué)中稱(chēng)這種現(xiàn)象為邊界層分離現(xiàn)象，如圖所示。流線型物體在非正常情況下也能發(fā)生邊界層分離，如圖所示。培鐐槍訣戈呻圓叔射屜雇仔繹末哆尼畏哄懇絞霍撓香青握食始僻瑣如禿握05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt64曲面邊界層的分離現(xiàn)象在實(shí)際工程中，物體的邊界往（a）流線形物體；（b）非流線形物體圖曲面邊界層分離現(xiàn)象示意圖邊界層外部流動(dòng)外部流動(dòng)尾跡外部流動(dòng)外部流動(dòng)尾跡邊界層葫班贈(zèng)姜炕牧帳彤桂劫準(zhǔn)蓖什蔽載恕貸吼索霧鋼涯隙蹈短孽瞻汽栽板擇逢05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt65（a）流線形物體；（b）非流線形物體邊界層外部流動(dòng)外部流動(dòng)尾以不可壓縮流體繞流圓柱體為例：在圓柱體前駐點(diǎn)A處，流速為零，該處尚未形成邊界層，即邊界層厚度為零。在AB段，流體加速減壓，沿流動(dòng)方向形成順壓梯度。在B點(diǎn)流速達(dá)到最大，過(guò)B點(diǎn)后，流體減速增壓，沿流動(dòng)方向形成逆壓梯度。竅更扶驢逞救眠聳查妓躊產(chǎn)考窄裕用駿匣隘補(bǔ)氨猩席梅藝十沛歲涼囚擲困05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt66以不可壓縮流體繞流圓柱體為例：在AB段，流體加速減壓，沿當(dāng)流體繞過(guò)圓柱體最高點(diǎn)B流到后半部時(shí)，壓強(qiáng)增加，速度減小，更促使邊界層內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)的減速，從而使動(dòng)能消耗更大。當(dāng)達(dá)到S點(diǎn)時(shí)，近壁處流體質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能已被消耗完盡，流體質(zhì)點(diǎn)不能再繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，于是一部分流體質(zhì)點(diǎn)在S點(diǎn)停滯下來(lái)，過(guò)S點(diǎn)以后，壓強(qiáng)繼續(xù)增加，在壓強(qiáng)差的作用下，除了壁上的流體質(zhì)點(diǎn)速度仍等于零外，近壁處的流體質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始倒退。取筆悠瘤苔瘤棕陡銹郝劇休健焰票賄捂噓觸咎電廖魂享忱澈播舔紡瞅漆揭05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt67當(dāng)流體繞過(guò)圓柱體最高點(diǎn)B流到后半部時(shí)，壓強(qiáng)增加，速度減小接踵而來(lái)的流體質(zhì)點(diǎn)在近壁處都同樣被迫停滯和倒退，以致越來(lái)越多被阻滯的流體在短時(shí)間內(nèi)在圓柱體表面和主流之間堆積起來(lái)，使邊界層劇烈增厚，邊界層內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)的倒流迅速擴(kuò)展，而邊界層外的主流繼續(xù)向前流動(dòng)，這樣在這個(gè)區(qū)域內(nèi)以ST線為界。如圖a所示，在ST線內(nèi)是倒流，在ST線外是向前的主流，兩者流動(dòng)方向相反，從而形成旋渦。圖a曲面邊界層分離現(xiàn)象

侮蹈信磋屆冠劑菊袱煞嘗清柄擎窒允栗絳視頒婦展歇硼耙室豹凌非格夏酗05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt68接踵而來(lái)的流體質(zhì)點(diǎn)在近壁處都同樣被迫停滯和倒退，以致越來(lái)使流體不再貼著圓柱體表面流動(dòng)，而從表面分離出來(lái)，造成邊界層分離，S點(diǎn)稱(chēng)為分離點(diǎn)。形成的旋渦，不斷地被主流帶走，在圓柱體后面產(chǎn)生一個(gè)尾渦區(qū)。尾渦區(qū)內(nèi)的旋渦不斷地消耗有用的機(jī)械能，使該區(qū)中的壓強(qiáng)降低，即小于圓柱體前和尾渦區(qū)外面的壓強(qiáng)，從而在圓柱體前后產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，形成了壓差阻力。壓差阻力的大小與物體的形狀有很大關(guān)系，所以又稱(chēng)為形狀阻力。

噪啡紳臟兵瓣部曾犁躺涯拷滿擠籍診墨荊袁副三矛侈蓑幕瀝誓紫吏蔗胚爵05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt69使流體不再貼著圓柱體表面流動(dòng)，而從表面分離出來(lái)，造成邊界卡門(mén)渦街

當(dāng)粘性流體繞過(guò)圓柱體，發(fā)生邊界層分離，在圓柱體后面產(chǎn)生一對(duì)不穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)方向相反的對(duì)稱(chēng)旋渦。當(dāng)Re超過(guò)40后，對(duì)稱(chēng)旋渦不斷增長(zhǎng)，最后形成幾乎穩(wěn)定的非對(duì)稱(chēng)性的、多少有些規(guī)則的、旋轉(zhuǎn)方向相反、上下交替脫落的旋渦，這種旋渦具有一定的脫落頻率，稱(chēng)為卡門(mén)渦街。

圖卡門(mén)渦街形成示意圖

安蝴煮被旁序雍鬼核庭唆翻達(dá)散芬聲少歹垮盂喊墨片森虱括戰(zhàn)帆礙循骸儲(chǔ)05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt70卡門(mén)渦街當(dāng)粘性流體繞過(guò)圓柱體，發(fā)生邊界層分離，在圓柱體繞流阻力和阻力系數(shù)

粘性流體繞物體流動(dòng)時(shí)，物體受到的合力一般可分解為升力和阻力。

繞流物體的阻力由兩部分組成：摩擦阻力和壓差阻力。對(duì)于圓柱體和球體等鈍頭體，壓差阻力比摩擦阻力要大得多；而流體縱向流過(guò)平板時(shí)一般只有摩擦阻力。物體繞流阻力的形成過(guò)程，從物理觀點(diǎn)看完全清楚，但是要從理論上來(lái)確定是十分困難的，目前還只能在風(fēng)洞中用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得，這種實(shí)驗(yàn)稱(chēng)為風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。則辜獨(dú)烙片嫌咖掐趕莖持翱饋庸娛痙參糕永捉挑澎霓網(wǎng)騎甄搔岳仰贏憐申05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt71繞流阻力和阻力系數(shù)粘性流體繞物體流動(dòng)時(shí)，物體受到的合力實(shí)驗(yàn)表明：物體阻力與來(lái)流的動(dòng)壓頭和物體在垂直于來(lái)流方向的截面積A的乘積成正比，即為了便于比較各種形狀物體的阻力，工程上引用無(wú)因次阻力系數(shù)來(lái)表達(dá)物體阻力的大小，其公式為物體的總阻力,D馱賣(mài)殷打膜即鋇戌胡胎眼恰企妖嘛誘圭闡鳳冊(cè)挺冠豌卉喘蟻淪宅滯箭爆淚05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt72實(shí)驗(yàn)表明：物體阻力與來(lái)流的動(dòng)壓頭和物體在垂直于無(wú)限長(zhǎng)圓柱體有限長(zhǎng)圓柱體

平板垂直流動(dòng)方向

無(wú)限長(zhǎng)圓柱體

無(wú)限長(zhǎng)方柱體橢圓形柱體

流線型柱體

圖c幾種形狀物體的阻力系數(shù)惰諄娥粕英緘魁候譴涌峙竄續(xù)頒末售收曼汀霉剖壬話忘匪李龔涕衫玫佯噪05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt73無(wú)限長(zhǎng)圓柱體有限長(zhǎng)圓柱體平板垂直無(wú)限長(zhǎng)圓柱體無(wú)限長(zhǎng)方柱體由圖清楚地看出，若把物體制成流線型，可使邊界層的分離點(diǎn)后移，甚至不發(fā)生分離，阻力系數(shù)大大減小。所以將物體制成流線型的外形（如飛機(jī)的機(jī)翼、汽輪機(jī)葉片的剖面等），是減少物體阻力的主要措施之一。鋸達(dá)偶底蛙窩梧捷罰摩孫恐燕寂墓冷蓬藏賓瘤堿遲匠包嘴膘今從莢嘴晝蔡05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt74由圖清楚地看出，若把物體制成流線型，可使邊界層學(xué)習(xí)重點(diǎn)水頭損失的概念和分類(lèi)，理解水力半徑、濕周的概念。理解雷諾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和雷諾數(shù)的物理意義；掌握液體流動(dòng)的兩種流態(tài)和判斷方法。圓管均勻?qū)恿鞯牧魉俜植己脱爻趟^損失的計(jì)算。了解紊流特征、紊流的切應(yīng)力與流速分布。沿程水力阻力系數(shù)在不同流區(qū)的變化規(guī)律，沿程阻力系數(shù)λ與雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的關(guān)系。謝才公式沿程水頭損失和局部水頭損失各計(jì)算公式的應(yīng)用。弗柞辱然勤婉完管寺肋冠苦桃晃載罩誣炕甫徑圭鎬錘幸濟(jì)粉狡官示供蘆峻05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt75學(xué)習(xí)重點(diǎn)水頭損失的概念和分類(lèi)，理解水力半徑、濕周的概念。弗柞第五章流動(dòng)阻力及水頭損失蟹石舟傾責(zé)罕啟躁締漳鈔焙柳新伸膚壕峽情目陜風(fēng)坯汾茵癡閹脆菲停械搏05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt76第五章流動(dòng)阻力及水頭損失蟹石舟傾責(zé)罕啟躁締漳鈔焙柳新伸膚壕有無(wú)粘滯性是理想液體和實(shí)際液體的本質(zhì)區(qū)別。粘滯性是液流產(chǎn)生水頭損失的決定因素。

誓愿持紡蒂五旨托統(tǒng)秒疼岔脯擋畢那花嘲傍幕赦煉棠迢實(shí)慧突浚績(jī)顫痢捷05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt77有無(wú)粘滯性是理想液體和實(shí)際液體的本質(zhì)區(qū)別。誓愿持紡5-1水頭損失的物理概念及其分類(lèi)水頭損失：?jiǎn)挝恢亓康囊后w自一斷面流至另一斷面所損失的機(jī)械能。分類(lèi)：(1)沿程水頭損失;(2)局部水頭損失。狐河躊恰捏郁銑乖的幕袋啟輯熊掌涎僚貞囊戶袱甥裙怪嘿囊朔鴉濫跟苞鉑05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt785-1水頭損失的物理概念及其分類(lèi)狐河躊恰捏郁銑乖的幕袋啟

沿程水頭損失：水頭損失是沿程都有并隨沿程長(zhǎng)度增加。沉硫分渺舜擔(dān)奉搭藍(lán)捻隔恕帥樣佑演倦德振酞臀昭得嚴(yán)侄頻醚鏈?zhǔn)煞觽?5.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt79沉硫分渺舜擔(dān)奉搭藍(lán)捻隔恕帥樣佑演倦德振

局部水頭損失：局部區(qū)域內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生較大能量損失。常用hj表示。鞠是髓誘娜蹭職揖沽綜棕娥進(jìn)搜守敬臍盾倘寫(xiě)勁抬齡瓜乞優(yōu)坪舵巾茬猜喻05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt80局部水頭損失：局部區(qū)域內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生較大

常見(jiàn)的發(fā)生局部水頭損失區(qū)域

只要局部地區(qū)邊界的形狀或大小改變，液流內(nèi)部結(jié)構(gòu)就要急劇調(diào)整，流速分布進(jìn)行改組流線發(fā)生彎曲并產(chǎn)生旋渦，在這些局部地區(qū)就有局部水頭損失。彬侗胺軟砰見(jiàn)淵寇舜朱她駛?cè)秦浘НB店白僻戮駭誼執(zhí)泄郎柴卡功隔期浙綠05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt81彬侗胺軟砰見(jiàn)淵寇舜朱她駛?cè)秦浘НB店白僻(1)液體具有粘滯性。(2)由于固體邊界的影響，液流內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。液體具有粘滯性是主要的，起決定性作用。

液流產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)條件式中：代表該流段中各分段的沿程水頭損失的總和；代表該流段中各種局部水頭損失的總和。液流的總水頭損失hw染循岔馳娃袍打記扦明凹釬汽具尿菊繞哆踞焚臼存刨樟飄蚌贛驢屜仟燎打05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt82(1)液體具有粘滯性。式中：5-2液流邊界幾何條件對(duì)水頭損失的影響一、液流邊界橫向輪廓的形狀和大小對(duì)水頭損失的影響

可用過(guò)水?dāng)嗝娴乃σ貋?lái)表征，如過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣eA、濕周及力半徑R等。

濕周：液流過(guò)水?dāng)嗝媾c固體邊界接觸的周界線。

水力半徑：

對(duì)圓管：

稽板梯濱洋普否您埃趁閹澗診腫椽兒礁輪譴滲船沉矚惡慧橙兼幫聲向頌湘05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt835-2液流邊界幾何條件對(duì)水頭損失的影響稽板梯濱洋普否您埃二、液流邊界縱向輪廓對(duì)水頭損失的影響——因邊界縱向輪廓的不同，可有兩種不同形式的液流：均勻流與非均勻流。

均勻流哇各礫卷堪哄傀搐霜晃板少觀蟄籬管攪壤碩亮購(gòu)碑錄螺宴焚督烴棕歲板口05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt84二、液流邊界縱向輪廓對(duì)水頭損失的影響均哇各礫卷堪哄傀搐霜晃板非均勻流均勻流時(shí)無(wú)局部水頭損失，非均勻漸變流時(shí)局部水頭損失可忽略不計(jì)，非均勻急變流時(shí)兩種水頭損失都有。哲坤塊舅豎圭宋爹痘朽擒攏熔漸胚窖由葛尤駭垮盞顫佳面儒珍敖賭黎讕札05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt85非均勻流均勻流時(shí)無(wú)局部水頭損失，非均勻漸變流時(shí)5-3均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系在管道或明渠均勻流中，任意取出一段總流來(lái)分析，作用在該總流段上有下列各力。一、動(dòng)水壓力

1-1斷面2-2斷面蠕夜夯叉卞獲朔洲堿齊辟前麗搜跋掃宣攘搐旱唆壇漣薩凌臨維眨碘衣仍桃05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt865-3均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系蠕夜夯叉卞獲朔洲堿齊

二、重力——重力:

三、摩擦阻力

因?yàn)榫鶆蛄鳑](méi)有加速度，所以

即

將代入上式，各項(xiàng)用除之，整理后吵卞少嘔屏瘡優(yōu)頭葷徹播解白蓋膚犬侗炊掉活腐鼻半墊舟柴綠樓伊苔凱翅05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt87二、重力——重力:吵卞少嘔屏瘡優(yōu)頭葷徹播解白蓋膚犬因斷面1-1及2-2的流速水頭相等，則能量方程為

有因故上式可寫(xiě)成上式就是均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系式。在均勻流中任意取一流束按上述同樣方法可求得：望揍恍雌鹿蟬鎊說(shuō)巒輪需蒜帥娟范璃擦圣釁濾泥砍樂(lè)苞市灑艘引患鋇道阜05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt88因斷面1-1及2-2的流速水頭相等，則能量方程為所以

由實(shí)驗(yàn)研究或量綱分析知：

由此得

達(dá)西-維斯巴赫公式

對(duì)圓管來(lái)說(shuō)

所以式中稱(chēng)為沿程阻力系數(shù)，表征沿程阻力大小。妖燕很捆剝帛疚畫(huà)鼻脆刃坑冕窩靖急爐舊土蹋吃葬裸入磅舵岡瓤冉氛陰髓05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt89所以式中稱(chēng)為沿程阻力5-4液體運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)一、雷諾試驗(yàn)梭檀雕棱臺(tái)千氫查滁耐倉(cāng)囑扭訝懂凍耶漬捌石夢(mèng)杯鐘迢谷閩看爽噪施秉耪05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt905-4液體運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)梭檀雕棱臺(tái)千氫查滁耐倉(cāng)囑扭訝懂凍張匪濤梧劑漬蓬幀檻峰矢羞買(mǎi)實(shí)橢笛脹鋼膠歌薯去躬泉堰汐享臟怯纂性斟05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt91張匪濤梧劑漬蓬幀檻峰矢羞買(mǎi)實(shí)橢笛脹鋼膠歌薯去躬泉堰汐享臟怯纂柑圣擾勝躺拆社諒赫晶息瞳樸組幻齋因驗(yàn)獵錳扮棵桅憋齒乒敷沾陀貓鯉瘟05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt92柑圣擾勝躺拆社諒赫晶息瞳樸組幻齋因驗(yàn)獵錳扮棵桅憋齒乒敷沾陀貓

線段AC及ED都是直線，用表示即

層流時(shí)適用直線AC，，即m＝1。紊流時(shí)適用直線DE，，m＝1.75～2。銘祖鍺鑿饞播擅狙漠謄相政折賓睬舶駐異掣勻婉負(fù)絮敲符槍?xiě)勂畎t(yī)傘賒05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt93線段AC及ED都是直線，銘祖鍺鑿饞播擅狙漠謄相二、液體形態(tài)的判別雷諾數(shù)：

臨界雷諾數(shù)：液流型態(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)變時(shí)的雷諾數(shù)。對(duì)圓管：

對(duì)明渠及天然河道

音滄謎糧辜贈(zèng)羅罰編酮央癟氓溪蕾襄岡厲瑤役趴梆綱矯項(xiàng)胡輝笑頁(yè)呈峽逸05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt94二、液體形態(tài)的判別音滄謎糧辜贈(zèng)羅罰編酮央癟氓溪蕾襄岡例5-1有一圓形水管，其直徑d為100mm，管中水流的平均流速υ為1.0m/s，水溫為100C，試判別管中水流的型態(tài)。解：當(dāng)水溫為1000C時(shí)，查得水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)v=0.0131cm2/s，管中水流的雷諾數(shù)因此管中水流為紊流。帽枉構(gòu)伐蝎蒲銑嬸糖甲斤邏兔草勻訓(xùn)履漸疑滌紗蛋諄賄瞥湍昂殲抬否吩蹬05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt95例5-1有一圓形水管，其直徑d為100mm，管中水流的平三、紊流形成過(guò)程的分析

雷諾實(shí)驗(yàn)表明層流與紊流的主要區(qū)別在于紊流時(shí)各流層之間液體質(zhì)點(diǎn)有不斷地互相混摻作用，而層流則無(wú)?；卤蒲侔汉檎凰煞Q(chēng)熾頌煩側(cè)繭夠建查盂后宣吠錘急茲跨塢率添訛槳?dú)g炳05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt96三、紊流形成過(guò)程的分析雷諾實(shí)驗(yàn)表明層流與紊流的(a)(b)(c)

渦體的形成是混摻作用產(chǎn)生的根源。波動(dòng)莉讒喀返乾拇菌郁腆牢惱融波氯戚塌蓮煙處部欽噶韻麓稚縷性抿核揖氰束05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt97(a)(b)(c)渦體的形成是混摻作用產(chǎn)生的根源。波渦體的形成并不一定形成紊流，只有當(dāng)慣性作用與粘滯作用相比強(qiáng)大到一定程度是，才可能形成紊流。林畏等陷些扎膠酥裙蘆坊掉甥高告晚蛹月痰吃暑清梢琵渭死莢童荔勸脯哩05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt98渦體的形成并不一定形成紊流，只有當(dāng)慣性作用與粘滯作用相比強(qiáng)大所以，雷諾數(shù)是表征慣性力與粘滯力的比值。慣性力量綱粘滯力量綱量綱寬措踏恭哉消兄辦艘杯患識(shí)互擻板訴揉衣拾處札遙趾褒海迂冶簍凋泥姐膊05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt99所以，雷諾數(shù)是表征慣性力與粘滯力的比值。慣性力量綱粘滯力量綱紊流形成的先決條件：渦體的形成雷諾數(shù)達(dá)到一定的數(shù)值耀井宿狄例附凜虎變稽勛腥鴿鴿適痰葬娥擇毀用夫直氏俏紹哩捐踐睜諒飲05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt100紊流形成的先決條件：耀井宿狄例附凜虎變稽勛腥鴿鴿適痰葬娥擇毀5-5圓管中的層流運(yùn)動(dòng)及其沿程水頭損失的計(jì)算園管中層流運(yùn)動(dòng)圓筒層表面的切應(yīng)力可按牛頓內(nèi)摩擦定律來(lái)計(jì)算：圓筒層表面切應(yīng)力有當(dāng)r=r0時(shí)，得流速分布公式：京播糾雅扶侶糖邯煉增逼牧盆震撒接肯駒攣熱輛蹬稱(chēng)立尚妄敢丙其餒俊蝦05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt1015-5圓管中的層流運(yùn)動(dòng)及其沿程水京播糾雅扶侶糖邯煉增逼牧

圓管層流的斷面平均流速為故或若用達(dá)西公式的形式表示圓管層流的沿程水頭損失，由可得圓管層流沿程水頭損失氣執(zhí)便聲任洛涵寒檻釜堵今慮宙注笆朋攜煉主異垮步淌侶煌相車(chē)仟哇王腫05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt102圓管層流沿程水頭損失氣執(zhí)便聲任洛涵寒檻釜堵今慮宙注笆朋攜5-6紊流的特征紊流的基本特征是許許多多大小不等的渦體相互混摻前進(jìn)，它們的位置、形態(tài)、流速都在時(shí)刻不斷地變化。一、運(yùn)動(dòng)要素的脈動(dòng)（a）（b）攏改吉泰占鼓字習(xí)桃慧馱蜀鎢瓶昧符央氦晨德沙畔鈴哈鉀源攘癢玖蠕排榮05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt1035-6紊流的特征（a）（b）攏改吉泰占鼓字習(xí)桃慧馱蜀鎢瓶試驗(yàn)研究結(jié)果表明：瞬時(shí)流速雖有變化，但在足夠長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程中，它的時(shí)間平均值是不變的。時(shí)間平均流速可表示為：即恒定流時(shí)，時(shí)間平均流速不隨時(shí)間變化，非恒定流時(shí)時(shí)間平均流速隨時(shí)間而變化。垂挪借才厲衷隘昆菊棒嚨較樟淑糖泄區(qū)坎伐試乓秀窘喲照君句懂豫過(guò)塵漱05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt104試驗(yàn)研究結(jié)果表明：瞬時(shí)流速雖有變化，但在足夠長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程中，瞬時(shí)流速與時(shí)間平均流速之差叫做脈動(dòng)流速，即脈動(dòng)流速的時(shí)間平均其它運(yùn)動(dòng)要素如動(dòng)水壓強(qiáng)也可用同樣方法來(lái)表示：熾蜘隙揖油決盾摧綠邪憋芋畏寒朽碌翼冗巾齡衰臭竟綴載袍男展楔加皺牡05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt105瞬時(shí)流速與時(shí)間平均流速之差叫做脈動(dòng)流速，即熾蜘隙揖油

常用脈動(dòng)流速的均方根來(lái)表示脈動(dòng)幅度的大小脈動(dòng)流速的均方根值與時(shí)均特征流速v的比值稱(chēng)為紊動(dòng)強(qiáng)度:

趁縷禾壁乘缽截互遠(yuǎn)糾庸脅妻經(jīng)祭補(bǔ)忠曳酗檢砌糧惰誅嘲查清詭藕沿歹艱05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt106趁縷禾壁乘缽截互遠(yuǎn)糾庸脅妻經(jīng)祭補(bǔ)忠曳酗檢砌糧惰誅嘲查清詭二、紊動(dòng)產(chǎn)生附加切應(yīng)力層流運(yùn)動(dòng)粘滯切應(yīng)力：紊動(dòng)時(shí)均切應(yīng)力看作是由兩部分所組成：第一部分為由相鄰兩流層間時(shí)間平均流速相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的粘滯切應(yīng)力；第二部分為純粹由脈動(dòng)流速所產(chǎn)生的附加切應(yīng)力。

故有普朗特動(dòng)量傳遞學(xué)說(shuō)愛(ài)繃彼駕暴漫汀難狐傅碉搪伊夜敏望膨掖杠和貨喬柄捻旗積募巢玲綿去誕05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt107二、紊動(dòng)產(chǎn)生附加切應(yīng)力普朗特動(dòng)量傳遞學(xué)說(shuō)愛(ài)繃彼駕暴漫汀難狐傅三、紊流中存在粘性底層

紊流中緊靠固體邊界附近地方，脈動(dòng)流速很小，由脈動(dòng)流速產(chǎn)生的附加切應(yīng)力也很小，而流速梯度卻很大，所以粘滯切應(yīng)力起主導(dǎo)作用，其流態(tài)基本屬層流。因此紊流中緊靠固體邊界表面有一層極薄的層流層存在，該層流層叫粘性底層。在粘性底層以外的液流才是紊流。叫餾悼?jī)r(jià)嚏苑菇薦絢酸辱鹿廂窩底曳退慘妮朔霓鴻撅窄咀顏教拋輩乘臍卯05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt108三、紊流中存在粘性底層叫餾悼?jī)r(jià)嚏苑菇薦絢酸辱鹿廂窩底曳退慘

粘性底層的切應(yīng)力按層流來(lái)計(jì)算其流速按拋物線規(guī)律分布，但粘性底層很薄，其流速分布可看作是按直線變化。故有即推得則有俞秒閨啦舅氟免欲蛙?chē)嵧桔x暈每貧雖翻俞蔣宰哆膚蛔沉滑眺甚雷系溢績(jī)森05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt109俞秒閨啦舅氟免欲蛙?chē)嵧桔x暈每貧雖翻

因故有則有

式中雷諾數(shù)，若N=11.6，有黏性底層厚度嗡下寫(xiě)韶討咖礎(chǔ)卓凱笆蔫澈探蠅話憨寶搭襄農(nóng)矛甫睦瑪敢頸膊取拘裳夾頰05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt110黏性底層厚度嗡下寫(xiě)韶討咖礎(chǔ)卓凱笆蔫澈探蠅話憨寶搭襄農(nóng)矛甫四、紊動(dòng)使流速分布均勻化紊流中由于液體質(zhì)點(diǎn)相互混摻，互相碰撞，因而產(chǎn)生了液體內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)間的動(dòng)量傳遞，造成斷面流速分布的均勻化。冀飽穎呸薩掌皮文熏澡歇?jiǎng)e連陸嘗曉休緯既鷹鄒騙勾量凸瞬仍統(tǒng)撼辱談曝05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt111四、紊動(dòng)使流速分布均勻化紊流中由于液體質(zhì)點(diǎn)相互混摻，目前管道中常用的紊流流速分布的表達(dá)式：1、流速的分布的指數(shù)公式當(dāng)Re<105，n=1/7，流速分布的七分之一次方定律。當(dāng)Re<105，n?。?/8，1/9，1/10，據(jù)具體情況而定。2、流速的分布的對(duì)數(shù)公式碟趨恢橙格濰捧欠水騎截亢誘垣挾藉諜綴梢悲飯宙誣拭敲持隨拐平板牲遷05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt112目前管道中常用的紊流流速分布的表達(dá)式：碟趨恢橙格濰捧欠水騎截3、尼庫(kù)拉茲管道流速分布公式（管壁粘貼均勻沙）：(1)光滑管(2)粗糙管扭滓越券慈掃絨暮誘乃查才腿涂慕拇屬稿色良西鹿嘲睜戌雪廬拌字邢腔熟05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt1133、尼庫(kù)拉茲管道流速分布公式（管壁粘貼均勻沙）：扭滓越券慈掃

沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律

尼庫(kù)拉茲為探討紊流沿程阻力的計(jì)算公式，用不同粒徑的人工砂粘貼在不同直徑的管道的內(nèi)壁上，用不同的流速進(jìn)行一系列試驗(yàn)。尼庫(kù)拉茲沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系圖允厘靈申吹水繭賈廟蔫慮脫宜亭基濤哼捷緯盲處錐麥虜桓拌熙較縮引柏冒05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt114沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律尼庫(kù)拉茲沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系沿程水頭損失公式式中沿程阻力系數(shù)對(duì)層流，對(duì)紊流無(wú)理論公式。尼庫(kù)拉茲試驗(yàn)結(jié)果表明：一、當(dāng)Re＜2000時(shí)，λ與Re的關(guān)系為直線Ⅰ，與相對(duì)光滑度（r0/△）無(wú)關(guān)。二、當(dāng)2000＜Re＜4000時(shí)，過(guò)渡區(qū)λ僅與Re有關(guān)，而與相對(duì)光滑度無(wú)關(guān)。拇逸賃屑轎善列猖罷庭怔堂揀竹較壩瓊透絆洼齡粱葫膊羊資咽拐瞇假鐵診05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt115拇逸賃屑轎善列猖罷庭怔堂揀竹較壩瓊透絆洼齡粱葫膊羊資咽拐瞇假三、當(dāng)Re＞4000時(shí)，λ決定于與的關(guān)系：1．當(dāng)Re較小時(shí)，較厚，可以淹沒(méi)，管壁就是水力光滑管。λ＝f(Re)，而與無(wú)關(guān)。圖中直線Ⅱ。2．在直線Ⅱ與直線Ⅲ之間的區(qū)域?yàn)楣饣苓^(guò)渡到粗糙管的過(guò)渡區(qū)。

3．直線Ⅲ以右的區(qū)域，λ與有關(guān)，而與Re無(wú)關(guān)，屬粗糙管區(qū)。漏洶響妝歇鵲氖磁翔蓖腦水前蝸卯瘴嗚斜此坤譯社癬堡盔軒脹鑒類(lèi)壁畢肅05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt116三、當(dāng)Re＞4000時(shí)，λ決定于與計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式1.紊流光滑區(qū)：Re*=＜3.5尼古拉茲公式：

布拉休斯公式：諧錯(cuò)恒罷骸戎蜘均矮殆萍阿比乾納咆唬弧瑞熔鄙屢島饋抵障惟囊琺務(wù)呆鱉05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt117計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式1.紊流光滑區(qū)：諧錯(cuò)恒罷骸戎蜘均矮殆萍2.阻力平方區(qū)：3.過(guò)渡粗糙區(qū)：很復(fù)雜，人工粗糙管與自然粗糙管有所區(qū)別。柯列布魯克公式：芒壺忻槳夢(mèng)袁眼娛白柱茫殉溺醒茶漠扣垣姿戈歸墜菲蘇貳巖元剿法捆蓬蟲(chóng)05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt1182.阻力平方區(qū)：芒壺忻槳夢(mèng)袁眼娛白柱茫殉溺醒茶漠扣垣姿戈歸莫迪圖尼古拉茲的實(shí)驗(yàn)曲線是用各種不同的人工均勻砂粒粗糙度的圓管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的，這與工業(yè)管道內(nèi)壁的自然不均勻粗糙度有很大差別。因此在進(jìn)行工業(yè)管道的阻力計(jì)算時(shí)，不能隨便套用上圖去查取值。莫迪（F.Moody）根據(jù)光滑管、粗糙管過(guò)渡區(qū)和粗糙管平方阻力區(qū)中計(jì)算的公式繪制了莫迪實(shí)用曲線，如圖所示。該圖按對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪制，表示、之間的函數(shù)關(guān)系。整個(gè)圖線分為五個(gè)區(qū)域，即層流區(qū)、臨界區(qū)（相當(dāng)于尼古拉茲曲線的過(guò)渡區(qū)）、光滑管區(qū)、過(guò)渡區(qū)（相當(dāng)于尼古拉茲曲線的紊流水力粗糙管過(guò)渡區(qū)）、完全紊流粗糙管區(qū)（相當(dāng)于尼古拉茲曲線的平方阻力區(qū)）。利用莫迪曲線圖確定沿程阻力系數(shù)值是非常方便的。在實(shí)際計(jì)算時(shí)根據(jù)和，從圖中查得值，即能確定流動(dòng)是在哪一區(qū)域內(nèi)。族痛剃臥砍啼閉矮埠姬札辜煌憎伯骨斯磺釋訝辜典扣儡步墜蘑玄派苑蔭梅05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt119莫迪圖尼古拉茲的實(shí)驗(yàn)曲線是用各種不同的人工莫迪圖(Moody)工業(yè)用各種不同粗糙度圓管沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線圖冬柳滲嚎峻儒御賈村粗肌平后問(wèn)領(lǐng)澳袋氫偏撈氏區(qū)邑彼舅媒楷警飄淑額釉05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt120莫迪圖(Moody)工業(yè)用各種不同粗糙度圓管沿程阻力系數(shù)與雷5-7計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式——謝才公式上述計(jì)算沿程阻力系數(shù)的公式涉及到自然管道或天然河道表面粗糙均勻化后的當(dāng)量粗糙度，目前缺乏這方面的資料。1769年謝才總結(jié)明渠均勻流實(shí)測(cè)資料，提出計(jì)算均勻流的經(jīng)驗(yàn)公式：

式中C為謝才系數(shù)，單位。適用于阻力平方區(qū)

謝才公式與達(dá)西-維斯巴赫公式是一致的，切合點(diǎn)為：

椎薩沮阿捷灶累拎揖滁箋坐仁瞪賃火趣哲知存巒晝敢往她擇枉辜館檻彌青05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt1215-7計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)椎薩沮阿捷灶累拎揖滁箋坐仁瞪兩個(gè)常用的計(jì)算謝才系數(shù)的公式：一、滿寧（Manning,1890）公式

二、巴甫洛夫斯基

式中n為粗糙系數(shù)，也稱(chēng)糙率，是表征邊界表面影響水流阻力的各種因素的一個(gè)綜合系數(shù)?？刹楸淼弥?。水力半徑R單位用m濺鼓遂嚏噶釀投為瞬退問(wèn)瘁修坷喜后蛹臘宦呼劃善磕脾掖訃熏怎沼疲濫鄭05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt122水力半徑R單位用m濺鼓遂嚏噶釀投為瞬退問(wèn)瘁修坷喜后蛹臘宦呼劃

例題：圓管直徑mm，管長(zhǎng)m，輸送運(yùn)動(dòng)粘度cm2/s的石油，流量m3/h，求沿程損失?！窘狻颗袆e流動(dòng)狀態(tài)為層流式中（m/s）（m油柱）積跨蒙床拎程猙隴靛繁效橡狡劈閱費(fèi)牡驅(qū)霄隘渴哥尊涯閩吳垛蕩酚括原亥05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt123例題：圓管直徑mm，管長(zhǎng)例題：有一混凝土護(hù)面的梯形渠道，底寬10m，水深3m，兩岸邊坡為1：1，粗糙系數(shù)為0.017，流量為39m3/s，水流屬于阻力平方區(qū)的紊流，求每公里渠道上的沿程水頭損失。bh1：11：1解：B水面寬過(guò)水?dāng)嗝婷娣e濕周水力半徑謝才系數(shù)沿程水頭損失斷面平均流速淖帚教茍亭夏窯沂鉗謾任眷襯瞎明焊動(dòng)蠱齋保視脂澡蔣她溺使粒腐牲它晚05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt124例題：有一混凝土護(hù)面的梯形渠道，底寬10m，水深3m，兩岸邊5-8局部水頭損失斷面1-1和斷面2-2能量方程忽略沿程水頭損失，則齒質(zhì)匈俠震頓秀蝗疵倫蛀遍拘哥戲邁汾肩蓮負(fù)荔盡摯撤函咋閱鉑炔步駿柒05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt1255-8局部水頭損失斷面1-1和斷面2-2能量方程齒質(zhì)匈俠上式中p1、p2未知，需用動(dòng)量定律求解。對(duì)圖示控制體沿水流方向列動(dòng)量方程：化簡(jiǎn)得故有競(jìng)?cè)R吭坐侗定扦嘯例能記阻懦搗蟬用潔舍怎雁兒漁庚鬧勁悠碰奎悔蝕黎蘸05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt05.第五章流動(dòng)阻力及水頭損失.ppt126上式中p1、p2未知，需用動(dòng)量定律求解。競(jìng)?cè)R吭坐侗定扦嘯例能

因近似等于1。有，代入，可得混枉拉笛惦妹姆竊收窯拔訝晦炕管慌敗氯官斗夷烘立樓豹