1、流動阻力與能量損失,流動阻力的兩種類型 hw（pw）流體粘性引起,1.沿程阻力沿程損失(長度損失、摩擦損失),達西-魏斯巴赫公式,沿程阻力系數(shù),2.局部阻力局部損失,局部阻力系數(shù),3.總能量損失,4.用水頭線表示,粘性流體的兩種流態(tài),1.雷諾實驗（1883年）,（a）層流 （b）臨界狀態(tài) （c）紊流,下臨界流速vc臨界流速,上臨界流速vc,2.分析雷諾實驗,層流,紊流,結(jié)論：流態(tài)不同，沿程損失規(guī)律不同,3.雷諾數(shù),Rec臨界雷諾數(shù)（2000左右） Re=vd/雷諾數(shù)（無量綱） ReRec 紊流（包括層流向紊流的臨界區(qū)20004000）,結(jié)論：用雷諾數(shù)判斷流態(tài),4.用量綱分析說明雷諾數(shù)的物理意義

2、,慣性力與粘性力作用之比判斷流態(tài),圓管中的層流運動,1.沿程損失與切應力的關(guān)系,列1-1和2-2斷面的能量方程,流動為均勻流，慣性力為零，列平衡方程,J單位長度的沿程損失 （水力坡度）,同理,2.斷面流速分布,牛頓內(nèi)摩擦定律,又,積分,（a）,旋轉(zhuǎn)拋物面,（b）平均速度,（c）層流動能修正系數(shù),層流動量修正系數(shù),測量圓管層流平均速度的方法,3.沿程損失系數(shù),又,比較,注意：v，但hfv,4.例：應用細管式粘度計測油的粘度，細管d=6mm，l=2m，Q=77cm3/s，水銀壓差計讀值h=30cm，水銀密度m=13600kg/m3，油的密度=900kg/m3，求油的運動粘度,解：,設(shè)為層流,解得運

3、動粘度,校核流態(tài),計算成立,紊 流 運 動,1.紊流的微觀分析,渦體的產(chǎn)生,2.紊流流動結(jié)構(gòu)圖,圓管紊流的沿程損失,k絕對粗糙度 k/d相對粗糙度,1.尼古拉茲實驗（1933-1934）,（1）實驗曲線,人工粗糙（尼古拉茲粗糙）,區(qū)（ab線，lgRe4000） 紊流光滑區(qū)=f（Re） k/d大的管子在Re較低時離開此線,區(qū)（cd、ef之間的曲線族） 紊流過渡區(qū)=f（Re，k/d）,區(qū)（ef右側(cè)水平的直線族） 紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）=f（k/d）,（2）變化規(guī)律層流底層的變化,2.紊流沿程損失系數(shù),（1）紊流光滑區(qū),尼古拉茲光滑區(qū)公式,經(jīng)驗公式：布拉修斯公式,（2）紊流粗糙區(qū),尼古拉茲粗糙區(qū)公

4、式,經(jīng)驗公式：希弗林松公式,（3）紊流過渡區(qū),a.工業(yè)管道,當量粗糙度ke和工業(yè)管道粗糙區(qū)值相等的同直徑的尼古拉茲粗糙管的粗糙度,常用工業(yè)管道的ke,b.莫迪圖,c.柯列勃洛克公式,經(jīng)驗公式：希弗林松公式,3.例：給水管長30m，直徑d=75mm，材料為新鑄鐵管，流量Q=7.25L/s，水溫t=10，求該管段的沿程水頭損失,解：,水溫t=10時，水的運動粘度=1.3110-6m2/s,當量粗糙度ke=0.25mm，ke/d=0.003,由Re、ke/d查莫迪圖，得=0.028,或由公式 ，得=0.028,局部阻力及損失的計算,1.局部阻力產(chǎn)生的原因,阻力流線演示,2.幾種常見的局部損失系數(shù),（1）突然擴大,列1-1和2-2斷面的能量方程,列動量方程,由連續(xù)性方程,或,注意：1v1；2v2,特例：=1管道的出口損失系數(shù),（2）突然縮小,特例：=0.5管道的入口損失系數(shù),v2,（3）漸擴管,當20，k=sin,公式、圖表,=58，最小,（4）漸縮管,收縮角,n=A2/A1收縮面積比,v1,（5）彎管,二次流螺旋運動 影響長度50倍管徑,減小彎管轉(zhuǎn)角、增大R/d或設(shè)置導流 葉片，減小二次流,（6）三通,圖表,水力計算時，