《工程流体力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 管流损失和水力计算

工程流体力学 机械工程系

第五章管流损失和水力计算 §5.1管内流动的能量损失 §5.2粘性流体的两种流动状态 §5.3管道入口段中的流动 §5.4圆管中流体的层流流动 §5.5粘性流体的紊流流动 §5.6沿程损失的实验研究 §5.7非圆形管道沿程损失的计算 §5.8局部损失 §5.9综合应用举例

管内流动的能量损失 粘性流体的两种流动状态 管道入口段中的流动 圆管中流体的层流流动 粘性流体的紊流流动 沿程损失的实验研究 非圆形管道沿程损失的计算 局部损失 综合应用举例

§5.10管道水力计算 §5.11液体的出流 §5.12水击现象 §5.13气穴和汽蚀现象

管道水力计算 液体的出流 水击现象 气穴和汽蚀现象

§5.1管旒动的能量损失 两大类流动能量损失:1.沿程能量损失 2.局部能量损失 ◆沿程能量损失 中的能量损失,由流体的粘21n2 发生在缓变流整个流程 滞力造成的损失。 g 单位重力流体的沿程能量损失 沿程损失系数 管道长度 管道内径 单位重力流体的动压头(速度水头) g

两大类流动能量损失: ◆ 沿程能量损失 发生在缓变流整个流程 中的能量损失，由流体的粘 滞力造成的损失。 g v d l hf 2 2   hf ——单位重力流体的沿程能量损失  ——沿程损失系数 l ——管道长度 d ——管道内径 g v 2 2 ——单位重力流体的动压头（速度水头）。 2.局部能量损失 1.沿程能量损失

局部能量损失 发生在流动状态急剧变化的急变流中的能量损失,即 在管件附近的局部范围内主要由流体微团的碰撞、流体中 产生的漩涡等造成的损失。2 g 单位重力流体的局部能量损失。 局部损失系数 单位重力流体的动压头(速度水头)

◆ 局部能量损失 发生在流动状态急剧变化的急变流中的能量损失，即 在管件附近的局部范围内主要由流体微团的碰撞、流体中 产生的漩涡等造成的损失。 g v hj 2 2   hj ——单位重力流体的局部能量损失。 g v 2 2 ——单位重力流体的动压头（速度水头）。  ——局部损失系数

◆总能量损失 整个管道的能量损失是分段计算出的能量损失的叠 加 ∑h+∑h hn 总能量损失

◆ 总能量损失 整个管道的能量损失是分段计算出的能量损失的叠 加。 wh ——总能量损失。 w   f   j h h h

§52粘性流体的雨种流动次态 雷诺实验 实验装置 颜料 细管 水箱 玻璃 管 阀门

◆ 雷诺实验 实验装置 颜料 水箱 玻璃 管 细管 阀门

●实验现象 层流:整个流场呈一簇互相平行的流线 着色流束为一条明晰细小的直线。 层流 过渡状态:流体质点的运动处于不稳 定状态。着色流束开始振荡。 过渡状态 动着色流束与周围流体相混,颜色-2了 扩散至整个玻璃管。 紊流

● 实验现象 过渡状态 紊流 层流 层流：整个流场呈一簇互相平行的流线。 着色流束为一条明晰细小的直线。 紊流：流体质点作复杂的无规则的运 动。着色流束与周围流体相混，颜色 扩散至整个玻璃管。 过渡状态：流体质点的运动处于不稳 定状态。着色流束开始振荡

◆两种流动状态的判定 ●实验发现 1ν流动不稳定 ●临界流速 上临界流速层流:<vr 不稳定流:p<p<v v—下临界流速紊流:yr

◆ 两种流动状态的判定 ● 实验发现 ● 临界流速 cr v ——上临界流速 cr v  ——下临界流速 层 流： 不稳定流： 紊 流： cr v  v cr cr v  v  v  cr v  v 流动较稳定 流动不稳定 cr v  v cr v  v