中南大学：《工程流体力学 Engineering Fluid Mechanics》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 流动阻力和水头损失

名四意‰动阻次头损 第一节流动阻力和水头损失的分类 第二节粘性流体运动的两种流恋 第三节均匀流的沿程水头损失 第四节圆管中的尽流运动 第五节紊流运动 第六节紊流的沿程水头损失 第七节局部水头损失

第四章 流动阻力和水头损失 第一节 流动阻力和水头损失的分类 第二节 粘性流体运动的两种流态 第三节 均匀流的沿程水头损失 第四节 圆管中的层流运动 第五节 紊流运动 第六节 紊流的沿程水头损失 第七节 局部水头损失

教学内容、重点及难点 基本内容 采用以水为代表的液体,研究水头损失的成因与分类, 探讨水头损失与液流型态的关系,分析水头损失的变化 规律及其计算方法。 重、难点 1流动的分类:层流和紊流的理解。 2经验公式的理解和应用

➢教学内容、重点及难点 基本内容 采用以水为代表的液体，研究水头损失的成因与分类， 探讨水头损失与液流型态的关系，分析水头损失的变化 规律及其计算方法。 重、难点 1.流动的分类：层流和紊流的理解。 2.经验公式的理解和应用

令了解流动的两种流态(层流与紊流)及其判 别,知道紊流的脉动特性与时间平均的概念; 知道圆管层流和紊流的断面流速分布 令牢固掌握确定圆管流动沿程水头损失系数和 水头损失的途径和方法; 令理解边界层概念,了解边界层分离现象和物 体的绕流阻力

❖ 了解流动的两种流态（层流与紊流）及其判 别，知道紊流的脉动特性与时间平均的概念； ❖ 知道圆管层流和紊流的断面流速分布； ❖ 牢固掌握确定圆管流动沿程水头损失系数和 水头损失的途径和方法； ❖ 理解边界层概念，了解边界层分离现象和物 体的绕流阻力

造成能量损失的原因:流动阻力 内因—流体的粘滯性和惯性 外因一流体与固体壁面的接触情况 流体的运动状态 能量损失的表示方法 液体:h一单位重量流体的能量损失 气体:Pn-单位体积流体的能量损失

w h w p 造成能量损失的原因：流动阻力 内因— 流体的粘滞性和惯性 外因— 流体与固体壁面的接触情况 流体的运动状态 能量损失的表示方法 液体： — 单位重量流体的能量损失 气体： — 单位体积流体的能量损失

第一节流动阻力和 水头损失的分类 损失分类及计算 在均匀流中,流体所承受的阻力只有 沿程损失:不变的魔擦阴力,称为沿程阻力。发 生在均匀流段上,由沿程阻力产生的 水头损失。 以b表示 = 或P/=4A3 d 2g

第一节 流动阻力和 水头损失的分类 一、损失分类及计算 沿程损失： 在均匀流中，流体所承受的阻力只有 不变的摩擦阻力，称为沿程阻力。发 生在均匀流段上，由沿程阻力产生的 水头损失。 以 hf 表示 g v d l hf 2 2 =  或 2 2 v d l pf  = 

在非均匀流动中,各流段所形成的阻 力是各种各样的,但都集中在很短的 局部损失:流段内,这种阻力称为局部阻力。发 生在非均匀流段上,由局部阻力产生 的水头损失。 以表示 或 P 总损失:h=∑h+2h

在非均匀流动中，各流段所形成的阻 力是各种各样的，但都集中在很短的 流段内，这种阻力称为局部阻力。发 生在非均匀流段上，由局部阻力产生 的水头损失。 以 hj 表示 g v hj 2 2 =  或 2 2 v pj  =  总损失： w f j h = h + h 局部损失：

h 总水头线 测压管水头线 突 突 缩 转弯

、水力半径及其 对水头损失的影响 r2 A 过流断面面积A越大,水头 损失h越小。 湿周x:在过流断面上流体与固体边壁的接触周长。 过流断面面积4相同时, 下2湿周越大,水头损失h越 大 26 流动阻力F:F∝2

二、水力半径及其 对水头损失的影响 b/2 2b b b r1 r2 A2 A1 过流断面面积A越大，水头 损失hw 越小。 湿周χ ： 在过流断面上流体与固体边壁的接触周长。 过流断面面积A 相同时， 湿周χ 越大，水头损失 hw 越 大。 流动阻力F： A F  

水力半径R:P_A 单位:m 水力直径d:4R=d单位:m 水力半径R越大,水头损失h越小。F∝1 R ? h r bh R 2m2 2(b+h) 圆形 矩形 R h r bh 4a4 2h+6 方形 矩形明渠

水力半径 R ：  A R = 水力半径 R 越大，水头损失 hw 越小。 单位：m 2 2 2 r r r R = =   4 4 2 a a a R = = 2(b h) bh R + = h b bh R + = 2 r 圆形 a a 方形 b h 矩形 b h 矩形明渠 R F 1  水力直径 dR ： 4R = dR 单位：m

第二节粘性流体运动 的两种流态 诺实验 速度由小到大,层流向紊流过渡—上临界速度vk 速度由大到小,紊流向层流过渡—下临界速度v 线条摆动弯曲, 西 旋转,破裂 过渡阶段 稳定直线,质点 线条完全散开,质点 不相混杂 混杂,作无规则运动 层流 紊流

一、雷诺实验 层流 紊流 过渡阶段 速度由小到大，层流向紊流过渡——上临界速度v' k 速度由大到小，紊流向层流过渡——下临界速度vk 稳定直线，质点 不相混杂 线条摆动弯曲， 旋转，破裂 线条完全散开，质点 混杂，作无规则运动 第二节 粘性流体运动 的两种流态