《流体力学》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 液流型态及水头损失 Type of Flow & Head Loss

第五章液流型态及水头损失 Type of Flow Head Loss

第五章 液流型态及水头损失 Type of Flow & Head Loss

背景知识 在第三章中，实际液体的能量方程式： 2 名++a=,+h+a,+h1 2 2g 2g 液体具有粘滞性 流动 内摩擦力（阻力） 水头损失 能量损失

背景知识 在第三章中，实际液体的能量方程式： 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 + + = + + + hw − g v r p z g v r p z   液体具有粘滞性 内摩擦力(阻力) 水头损失 能量损失 流动

本章内容 1)阐明由于粘性的存在，水流/液体流动有两种 不同的型态（流态）：层流和紊流/湍流 2)弄清楚水头损失的物理概念一讨论h。的变 化规律—找出h的计算方法

本章内容 1）阐明由于粘性的存在，水流 / 液体流动有两种 不同的型态（流态）：层流和 紊流 / 湍流 2）弄清楚水头损失的物理概念——讨论 hw 的变 化规律——找出hw的计算方法

5-1流动的两中型态一 层流和紊流 1雷诺实验： Reynolds,Britain,in 1885

5-1 流动的两中型态——层流和紊流 1 雷诺实验： Reynolds, Britain, in 1885

Fig.I 雷诺实验装置 Reynolds,Britain,in 1885 颜色水 层流Laminar flow 紊流Turbulent flow 水 01

Fig. 1 雷诺实验装置 Reynolds, Britain, in 1885 层流Laminar flow 紊流Turbulent flow

雷诺实验： 1) 先将阀门微微打开，水经玻璃管流出，然后将带颜 色的液体阀门打开，可以看到管中有一条固定而明 显的细直的着色线带色的流束，这说明流动中的质 点互不混掺； 2)再将阀门逐渐开大，着色线（流束）开始颤动并弯 曲，线条逐渐加粗； 3)】 带色线开始出现破裂扩散成布满全管的旋涡，全部 水流着色，说明水流质点已互相混掺

雷诺实验： 1) 先将阀门微微打开，水经玻璃管流出，然后将带颜 色的液体阀门打开，可以看到管中有一条固定而明 显的细直的着色线带色的流束，这说明流动中的质 点互不混掺; 2) 再将阀门逐渐开大，着色线（流束）开始颤动并弯 曲，线条逐渐加粗; 3) 带色线开始出现破裂扩散成布满全管的旋涡，全部 水流着色，说明水流质点已互相混掺

实验表明 同一种液体，在同一管道中流动，当流速不同时， 可产生两种不同的流动型态。 层流laminar flow: 当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运 动，互不混掺，这种流动型态称层流 紊流turbulent flow: 当流速较大时，各流层的液体质点互相混掺（运动 轨迹是曲折的)，趋势沿轴线向前运动

实验表明： 同一种液体，在同一管道中流动，当流速不同时， 可产生两种不同的流动型态。 层流 laminar flow ： 当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊地运 动，互不混掺，这种流动型态称层流 紊流 turbulent flow ： 当流速较大时，各流层的液体质点互相混掺（运动 轨迹是曲折的），趋势沿轴线向前运动

实验表明 若在玻璃管1-1和2-2断面装上测压管 落差=？ 由伯努力方程 +A+-+ 2g r C2w-2 管段水平，管径相同 (-)== 沿程水头损失的规律？ v~hm之间的关系？

实验表明： 若在玻璃管1-1 和 2-2 断面装上测压管 落差 = ？ 由伯努力方程 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 + + = + + + hw − g v r p z g v r p z   ∵ 管段水平，管径相同 hw hf r p r p  − = 1−2 = 1 2 ( ) 沿程水头损失的规律？ v ～ hw 之间的关系 ?

实验结果整理 曲线：横坐标lgy,纵坐标gh 试验程序：v小→呋层流→紊流red line 层流：试验点落在0=45。直线AC段上， 紊流：试验点落在0>45。直线CE段上， 过度区：曲线CD段 临界流速：液体运动形态转变时的流速叫临界流速 上临界流速：，'(C点)

实验结果整理 曲线：横坐标 lg v , 纵坐标 lg hw 层流：试验点落在θ= 45 °直线 AC段上， 紊流：试验点落在θ> 45 °直线 CE 段上, 过度区：曲线CD 段 试验程序: v小 → v大 层流→紊流 red line 临界流速：液体运动形态转变时的流速叫临界流速 上临界流速: vk ’ ( C 点 ）

Fig.2 雷诺实验曲线 Laminar 过渡区 层流 =11520 D Transition 紊流 45 1gv。1gv Turbulent

A B C D E Fig. 2 雷诺实验曲线 Laminar Transition Turbulent