《流体力学及机械》课程教学资源（PPT课件）第四章 黏性流体运动及其阻力计算

第四章黏性流体运动及其阻力计算4.1流体运动与流动阻力的两种形式+4.2流体运动的两种状态一一层流与紊流±4.3圆管中的层流1牛4.4圆管中的紊流1+4.5圆管流动沿程阻力系数的确定牛4.6非圆形截面管道的沿程阻力计算丰4.8管路中的局部损失

1 第四章 黏性流体运动及其阻力计算 4.1 流体运动与流动阻力的两种形式 4.2 流体运动的两种状态——层流与紊流 4.3 圆管中的层流 4.4 圆管中的紊流 4.5 圆管流动沿程阻力系数的确定 4.6 非圆形截面管道的沿程阻力计算 4.8 管路中的局部损失

黏性流体运动及其阻力计算第四章索4.1流体运动与流动阻力的两种形式4.1.1流动阻力的影响因素1、外因：（1）与湿周、断面面积有关湿周x:过流断面上与液体接触的那部分固体边界的长度2a1.5a恋320.5aA,=A2=a2，由实验得：阻力1<阻力2阻力与湿周成正比。拉

2 第四章 黏性流体运动及其阻力计算 ▪4.1 流体运动与流动阻力的两种形式 ▪4.1.1 流动阻力的影响因素 ▪1、外因： ▪（1）与湿周、断面面积有关 ▪湿周χ：过流断面上与液体接触的那部分固体边界的 长度 A1=A2=a2，由实验得：阻力1<阻力2 ∴阻力与湿周成正比

面积：2a11.5a1福a320.5aX1=X3=4a，由实验测得：阻力1<阻力31·.流动阻力与断面面积成反比不能单独用断面面积或湿周判断阻力大小。过流断面的面积A与润湿周长（湿周）水力半径R：的比值。R=A/X11111131

3 ▪ 面积： ▪ χ1=χ3=4a，由实验测得：阻力1<阻力3 ▪ ∴流动阻力与断面面积成反比 ▪ 不能单独用断面面积或湿周判断阻力大小。 ▪ 水力半径R：过流断面的面积A与润湿周长（湿周） 的比值。 ▪ R＝A/χ

a2a1.5a1a320.5a11R,=0.25a1511R2=0.20aR,=0.19a111111R,>R2>R3111/由实验可知：阻力1<阻力2<阻力3流动阻力与水力半径成反比1114111111111141111

4 ▪ R1=0.25a ▪ R2=0.20a ▪ R3=0.19a ▪ R1>R2>R3 ▪ 由实验可知：阻力1<阻力2<阻力3 ▪ 流动阻力与水力半径成反比

V中问题：半径为r的圆管，其水力半径为1rl2：边长为a的正方形管，其水力半径为al4帕索中1（2）与管路的长度有关I个 一—阻力个EΦ（3）与粗糙度有关中粗糙度：△一阻力个中中2、内因:中流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现出的黏性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。票5

5 问题：半径为r的圆管，其水力半径为 ；边长为a 的正方形管，其水力半径为 。 （2）与管路的长度有关 l↑ 阻力↑ （3）与粗糙度有关 粗糙度：△ △↑ 阻力↑ 2、内因： 流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩 擦所表现出的黏性，以及质点发生撞击引起运动速度 变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。 r/2 a/4

4.1.2流体运动与流动阻力的两种形式4.1.2.1均匀流动和沿程损失均匀流动：过流断面的大小、形状和方位沿流程都不改变。流线为平行直线。沿程阻力：均匀流动中，流体所承受沿程不变的切应力（或摩擦阻力）。沿程损失h：由沿程阻力作功而引起的能量损失或水L头损失。总水头线测压管水头线圆弯福2-21-67闸门突扩突缩Xu10911直角弯

6 4.1.2 流体运动与流动阻力的两种形式 ▪ 4.1.2.1 均匀流动和沿程损失 ▪ 均匀流动：过流断面的大小、形状和方位沿流程都 不改变。流线为平行直线。 ▪ 沿程阻力：均匀流动中，流体所承受沿程不变的切 应力（或摩擦阻力）。 ▪ 沿程损失hf：由沿程阻力作功而引起的能量损失或水 头损失

11111111111111hf1hf2hf3UUGC?10hf4111/111171111

7 hf 1 hf 2 hf 3 hf 4

吉群4.1.2.2非均匀流动和局部损失非均匀流动：过流断面的大小、形状或方位沿流程发生了急剧的变化。流线不是平行直线。局部阻力：液流因固体边界急剧改变而引起速度分布的变化，从而产生的阻力。局部损失h：由局部阻力作功而引起的水头损失。均匀流动中：总水头线沿流程逐渐倾斜向下，坡度不变：测压管水头线与总水头线平行非均匀流动中：不确定ae总水头线测压管水头线圆弯稻221田突缩恋X直角弯

8 ▪ 4.1.2.2 非均匀流动和局部损失 ▪ 非均匀流动：过流断面的大小、形状或方位沿流程发 生了急剧的变化。流线不是平行直线。 ▪ 局部阻力：液流因固体边界急剧改变而引起速度分布 的变化，从而产生的阻力。 ▪ 局部损失hr：由局部阻力作功而引起的水头损失。 均匀流动中：总水头线沿流程逐渐倾斜向下，坡度不变； 测压管水头线与总水头线平行 非均匀流动中：不确定

u液体经过时的局部损失包括五段进口、突然放大、突然缩小、弯管和闸门弯管进口突然放大突然缩小心OIGYeD闸门

9 液体经过时的局部损失包括五段： 进口、突然放大、突然缩小、弯管和闸门。 进口 突然放大 突然缩小 弯管 闸 门

y,2总水头线J2gPi/2P测压管水头线J2g2VP2/y1P ==J/ J=V20A，R，v沿程不变，液流只有沿程水头损失，均匀流测压管水头线和总水头线是平行的

10 l z1 P1 P2 z2 v1 v2 hf p1 /γ p2 /γ α 1 1 2 2 v2 2 2g v1 2 2g v1 v2 0 0 总水头线 J 测压管水头线Jp J p v = v   J // 1 2 均匀流 A，R，v 沿程不变，液流只有沿程水头损失。 测压管水头线和总水头线是平行的