《流体力学》课程教学资源（PPT讲稿）流体水头损失

第4章 管流损失和水力计算 §4.1 流体管内流动的能量损失 §4.2流体运动的两种流动状态 §4.3 圆管中的层流流动 §4.4流体的紊流流动 §4.5沿程损失的实验研究 §4.6 局部损失 §4.7 管道流动的水力计算 §4.8液体出流 §4.9 水击现象 道回月录

第4章 管流损失和水力计算 §4.1 流体管内流动的能量损失 §4.2 流体运动的两种流动状态 §4.3 圆管中的层流流动 §4.4 流体的紊流流动 §4.5 沿程损失的实验研究 §4.6 局部损失 §4.7 管道流动的水力计算 §4.8 液体出流 §4.9 水击现象 返回目录

§4.1流体管内流动的能量损失 合 1.能量损失的产生 物理性质 粘滞性 du 产生水 损耗机 固体边界 相对运动 流阻力 械能h. 流线 流速分布 流线 流速分布 理想液体 实际液体

§4.1 流体管内流动的能量损失 1. 能量损失的产生 粘滞性 相对运动 du dy 物理性质—— 固体边界—— 产生水 流阻力 损耗机 械能hw 理想液体 流线 实际液体 流速分布 流线 流速分布

§4.1流体管内流动的能量损失 合 2.能量损失的分类 沿程能量损失 v2 d2g 局部能量损失 h=5 28

§4.1 流体管内流动的能量损失 2. 能量损失的分类 沿程能量损失 局部能量损失 2 2 f l v h d g =  2 2 j v h g = 

§4.1流体管内流动的能量损失 合 3.流段的总能量损失 某一流段的总水头损失： h=∑h,+∑h 各分段的沿程水 各种局部水头 头损失的总和 损失的总和

§4.1 流体管内流动的能量损失 3. 流段的总能量损失 某一流段的总水头损失： w f j h h h = +   各种局部水头 损失的总和 各分段的沿程水 头损失的总和

§4.2 流体运动的两种流动状态 合 1.雷诺试验 名女颜色水 颜色水 Ighr ·流速由小至大 。流速由大至小 十颜色水 000 VV,hcV175-20 颜色水 4sg。 IgV

§4.2 流体运动的两种流动状态 1. 雷诺试验 lgV lghf O 流速由小至大 流速由大至小 Vk Vk  1.0 , V V h V   k f 1.75 2.0 , V V h V   k f 颜色水 颜色水 颜色水 颜色水 hf

§4.2流体运动的两种流动状态 合 2.流体运动的两种流态 层流 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。 紊流 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，这种型态的流动叫做紊流

§4.2流体运动的两种流动状态 2. 流体运动的两种流态 层流 紊流 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。 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，这种型态的流动叫做紊流

3、流态的判别 雷诺数 v=f(u,p,d) 临界速度不能作为判别流态的标准！ 通过量纲分析和相似原理发现，上面的物理量可以组合成一个无量 纲数，并且可以用来判别流态。 vpd vd Re= 称为雷诺数 4 1883年，雷诺试验也表明：圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数 R。= vd ) d是圆管直径，v是平均流速，U是流体的运动粘性系数 4是动力粘度，U=p

通过量纲分析和相似原理发现，上面的物理量可以组合成一个无量 纲数，并且可以用来判别流态。 称为雷诺数 v f ( , ,d) k =   临界速度不能作为判别流态的标准！ Re   d d   = = 3、流态的判别 —— 雷诺数 1883年，雷诺试验也表明：圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数  vd Re = d 是圆管直径，v 是平均流速，υ 是流体的运动粘性系数 μ 是动力粘度， υ=μ/ρ

实际流体的流动之所以会呈现出两种不同的型态是扰动因素与粘性稳 定作用之间对比和抗衡的结果。即惯性扰动和粘性稳定之间对比和抗 衡的结果。 扰动因素 对比 粘性稳定 扰衡衔 R. 惯性力pw212 pul 利于稳定 黏性力 uol L

实际流体的流动之所以会呈现出两种不同的型态是扰动因素与粘性稳 定作用之间对比和抗衡的结果。即惯性扰动和粘性稳定之间对比和抗 衡的结果。 扰动因素 粘性稳定     l l l Re = = = 2 2 黏性力 惯性力 d v υ 利于稳定 对比 抗衡

圆管中恒定流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数， 又分为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷 诺数的流动必为紊流，它很不确定，跨越一个较大的取值范围。有 实际意义的是下临界雷诺数，表示低于此雷诺数的流动必为层流， 有确定的取值，圆管定常流动取为 R.c=2000 层流 紊流 层流 紊流 R 上临界雷诺数 12000-40000 R.c=2000 下临界雷诺数

= 2000 ReC ReC  层流 紊流 层流 紊流 上临界雷诺数 下临界雷诺数 Re Re 圆管中恒定流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数， 又分为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷 诺数的流动必为紊流，它很不确定，跨越一个较大的取值范围。有 实际意义的是下临界雷诺数，表示低于此雷诺数的流动必为层流， 有确定的取值，圆管定常流动取为 12000-40000 = 2000 ReC

对圆管： Re= d=2000 d一圆管直径 ) 对非圆管断面： iR Re= =500 R一水力半径 D 对明渠流： =300 R一水力半径 ) 对绕流现象： vl Re= L一固体物的特征长度 ) 对流体绕过球形物体： d一球形物直径

对圆管： Re = = 2000  vk d k d — 圆管直径 对非圆管断面： Re = = 500  vk R k R — 水力半径 对明渠流： Re = = 300  vk R k R — 水力半径 对绕流现象：  v l k Rek = L — 固体物的特征长度 对流体绕过球形物体： Re = =1  vk d k d — 球形物直径