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1、第五章流动阻力和能量损失第1页，共59页，编辑于2022年，星期三第一节第一节流动阻力与能量损失分类流动阻力与能量损失分类一、.能量损失的两种形式：局部水头损失局部水头损失hj：由局部阻力作功而引起的水头损失称为局：由局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失。部水头损失。1、沿程阻力和沿程水头损失、沿程阻力和沿程水头损失沿程阻力：当限制流动的固体边界使流体作均匀流动时，流动阻沿程阻力：当限制流动的固体边界使流体作均匀流动时，流动阻力只有沿程不变的力只有沿程不变的切应力（牛顿内摩擦定律）切应力（牛顿内摩擦定律），该阻力称为沿程阻，该阻力称为沿程阻力。力。沿程水头损失沿程水头损失hf：由沿程阻
2、力作功而引起的水头损失称：由沿程阻力作功而引起的水头损失称为沿程水头损失。为沿程水头损失。2、局部阻力和局部水头损失、局部阻力和局部水头损失局部阻力：液流因固体边界急剧改变引起速度分布的变化，从而产局部阻力：液流因固体边界急剧改变引起速度分布的变化，从而产生的阻力称为局部阻力。生的阻力称为局部阻力。第2页，共59页，编辑于2022年，星期三3、水头损失产生原因：、水头损失产生原因：沿程水头损失沿程水头损失hf：主要由于流体的粘性造成流体内部：主要由于流体的粘性造成流体内部的流层间存在的流层间存在“内摩擦阻力内摩擦阻力”（牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律）它造成一部）它造成一部分机械能不可逆分机械能
3、不可逆的转化为热能。在较长的直管道和明渠中的的转化为热能。在较长的直管道和明渠中的水头损失都是以水头损失都是以hf为主。为主。局部阻力水头损失局部阻力水头损失hj：纵向边界的水头损失纵向边界的水头损失主要是因为主要是因为固体边界形状突然改变固体边界形状突然改变，从而引起水流内部结，从而引起水流内部结构遭受破坏，产生漩涡造成。在构遭受破坏，产生漩涡造成。在“弯头弯头”，“闸、阀闸、阀”，“突然扩大、缩小突然扩大、缩小”等处都是以等处都是以hj为主。为主。观看录像观看录像1第3页，共59页，编辑于2022年，星期三二、水头损失计算公式：1、液流横向几何边界对水头损失的影响：液流横向几何边界的改变也
4、会对水头损失产生影响。如：圆管的满管流：如：圆管的满管流：要描述它的影响要描述它的影响必须综合必须综合A与与。我们用我们用A与与的比值的比值R来表示，来表示，R 称水力半径称水力半径：矩形渠道：矩形渠道：圆管的半管流：圆管的半管流：液流横向几何边界可以用过流断面积液流横向几何边界可以用过流断面积A以及以及过流断面与固壁接过流断面与固壁接触的周界线触的周界线来表示。来表示。称湿周称湿周。第4页，共59页，编辑于2022年，星期三2、沿程水头损失计算达西和魏斯巴赫依据前人实验资料，提出圆管计算公式（常被称达西公式）：式中：沿程阻力系数，是表征沿程阻力大小的一个无量纲数。式中：式中：局部阻力系数局部
5、阻力系数，由实验确定数值。，由实验确定数值。非圆管流非圆管流：3、局部水头损失计算、局部水头损失计算第5页，共59页，编辑于2022年，星期三液流的总水头损失图液流的总水头损失图4、液流的总水头损失：第6页，共59页，编辑于2022年，星期三第二节第二节粘性流体的两种流态粘性流体的两种流态雷诺试验装置图雷诺试验装置图一、两种流态：一、两种流态：1883年英国物理学家雷诺，通过试验观察到液体中存在年英国物理学家雷诺，通过试验观察到液体中存在层层流和紊流流和紊流两种流态。两种流态。观看录像观看录像2第7页，共59页，编辑于2022年，星期三雷诺试验基本现象雷诺试验基本现象：（a）层流（b）临界状态
6、（c）紊流下临界流速vc上临界流速vc临界流速第8页，共59页，编辑于2022年，星期三其中：其中：（1）ab 段：表示段：表示c，流动，流动只能是紊流。只能是紊流。（3）bce 段：表示段：表示cc，流动可能是层流（流动可能是层流（bc段段），也可能是紊流（也可能是紊流（ce段），受段），受起始条件与试验时的扰动影响起始条件与试验时的扰动影响。上述结果，绘成如图所示曲线：上述结果，绘成如图所示曲线：（1）abcef段表示流速由小到大；段表示流速由小到大；（2）feba段表示流速由大到小；段表示流速由大到小；第9页，共59页，编辑于2022年，星期三ab 段：段：m1=1.0,hf=k1v,属
7、层流。属层流。feb段：段：m2=1.752.0,hf=k2v1.752.0，是紊流。，是紊流。数学表达式：数学表达式：二、层流、紊流的判别标准二、层流、紊流的判别标准临界雷诺数临界雷诺数雷诺等人又进一步发现雷诺等人又进一步发现c与过流断面的特性几何尺寸与过流断面的特性几何尺寸(管径管径)d、流体、流体的动力粘度的动力粘度和密度和密度有关：有关：c(d、)第10页，共59页，编辑于2022年，星期三即临界流速随过流断面的大小和流体种类而改变。即临界流速随过流断面的大小和流体种类而改变。为准确判别流态。将以上四个量组成为准确判别流态。将以上四个量组成个无量纲数，称为个无量纲数，称为雷诺数雷诺数R
8、e：试验表明：尽管当管径或流动介质不同时，临界流速不同，但对试验表明：尽管当管径或流动介质不同时，临界流速不同，但对于任何管径和任何牛顿流体，判别流态的临界雷诺数却是不变的，于任何管径和任何牛顿流体，判别流态的临界雷诺数却是不变的，大约都在大约都在2300。即：。即：研究表明：观看录像观看录像3第11页，共59页，编辑于2022年，星期三判别流态：判别流态：相应有：相应有：非圆管（明渠、非圆断面）流：以水力半径非圆管（明渠、非圆断面）流：以水力半径R代替代替d观看录像观看录像4由此只需计算出流动的雷诺数由此只需计算出流动的雷诺数Re:ReRec层流层流ReRec紊流紊流Re=Rec临界流临界流
9、第12页，共59页，编辑于2022年，星期三三、雷诺数的物理含义：前章曾阐明雷诺数是流动流体所受的惯性力和粘滞力的比值。当流体中粘性作用起主导，遵循牛顿内摩擦定律。流当流体中粘性作用起主导，遵循牛顿内摩擦定律。流体因受扰动而引起的紊动就会趋于衰减，流动保持层流。体因受扰动而引起的紊动就会趋于衰减，流动保持层流。当流体中流团的惯性作用起主导，流层间质点相互混当流体中流团的惯性作用起主导，流层间质点相互混掺，流体质点呈现不规则紊动，流动转变为紊流。掺，流体质点呈现不规则紊动，流动转变为紊流。第13页，共59页，编辑于2022年，星期三例例6-1 水水=1.79 10-6m2/s,油油=30 10-
10、6m2/s,若它们以若它们以V=0.5m/s的的流速在直径为流速在直径为 d=100mm的圆管中流动的圆管中流动,试确定其流动形态试确定其流动形态解解:水的流动雷诺数水的流动雷诺数 流动为紊流状态流动为紊流状态油的流动雷诺数油的流动雷诺数所以流动为层流流态所以流动为层流流态第14页，共59页，编辑于2022年，星期三例6-2运动粘度=1.310-5m2/s的空气在宽B=1m,高H=1.5m的矩形截面通风管道中流动,求保持层流流态的最大流速。解解:保持层流的最大流速即是临界流速保持层流的最大流速即是临界流速第15页，共59页，编辑于2022年，星期三第三节第三节均匀流沿程水头与切应力的关系均匀流
11、沿程水头与切应力的关系一、恒定均匀流沿程损失的基本方程一、恒定均匀流沿程损失的基本方程1.恒定均匀流的沿程水头损失恒定均匀流的沿程水头损失在在均匀流均匀流中，有中，有v1=v2。上图中，对上图中，对1-1断面与断面与2-2断面列能量方程，得：断面列能量方程，得：0第16页，共59页，编辑于2022年，星期三（1）在均匀流情况下，两过水断面间的沿程水头损失等于两在均匀流情况下，两过水断面间的沿程水头损失等于两过水断面间的测压管水头的差值，即过水断面间的测压管水头的差值，即液体用于克服阻力所消液体用于克服阻力所消耗的能量全部由势能提供。耗的能量全部由势能提供。（2）总水头线坡度（水力坡度）总水头线
12、坡度（水力坡度）J 沿程不变，总水头线是一沿程不变，总水头线是一倾斜的直线。倾斜的直线。（3）前面介绍过，流体的粘性造成流体内部的流层间存在）前面介绍过，流体的粘性造成流体内部的流层间存在“内摩内摩擦阻力擦阻力”，是它造成了，是它造成了hf。那么，那么，hf与与之间是什么关系呢？之间是什么关系呢？2.均匀流动方程式均匀流动方程式取断面取断面1及及2间的流体为控制体，受力分析：间的流体为控制体，受力分析：说明说明：观看动画观看动画2第17页，共59页，编辑于2022年，星期三化简化简：由由：各项两边同除各项两边同除A，并将，并将左移左移故故：所以所以：即水力坡度。0G第18页，共59页，编辑于2
13、022年，星期三上式称均匀流基本方程式。上式称均匀流基本方程式。给出了均匀流沿程水头与切应力给出了均匀流沿程水头与切应力的关系。适用于恒定的均匀层流或均匀紊流。的关系。适用于恒定的均匀层流或均匀紊流。如图取一半径如图取一半径r，轴线与管轴重合的轴线与管轴重合的流束流束。同样可得流。同样可得流束均匀流动的方程式：束均匀流动的方程式：二、圆管过流断面上的应力分布：二、圆管过流断面上的应力分布：r0将：将：代入代入与与的公式，两式相比：的公式，两式相比：第19页，共59页，编辑于2022年，星期三物理意义：圆管均匀流的过水断面上，物理意义：圆管均匀流的过水断面上，切应力呈直线分布切应力呈直线分布，管
14、壁处切应力为最大值管壁处切应力为最大值0，管轴处切应力为零。，管轴处切应力为零。得：得：第20页，共59页，编辑于2022年，星期三称阻力速度（摩阻速度）。称阻力速度（摩阻速度）。即即：定义定义：得：得：三、阻力速度：三、阻力速度：若将若将化成化成代入：代入：化简：化简：第21页，共59页，编辑于2022年，星期三层流常见于很细的管道流动，或低速、高粘性流体的管道流动。比如，原油输送管道中的流动。第四节第四节圆管中的层流运动圆管中的层流运动由由：一、流动特征：一、流动特征：层流：即流体质点不相互混杂，层流：即流体质点不相互混杂，流体作有序的成层状流动。流体作有序的成层状流动。流层间切应力服从流
15、层间切应力服从牛顿内摩擦定牛顿内摩擦定律：律：因此对于圆管而言，管壁上流速为零，因此对于圆管而言，管壁上流速为零，管轴线上流速最大。管轴线上流速最大。第22页，共59页，编辑于2022年，星期三二、流速分布：二、流速分布：比较：比较：分离变量分离变量：积分积分：由由r=r0时，u=0，得得上式即过流断面上的流速分布解析式，系抛物线方程。上式即过流断面上的流速分布解析式，系抛物线方程。第23页，共59页，编辑于2022年，星期三当当r=0时，得管轴上的最大流速：时，得管轴上的最大流速：流量流量：平均流速：平均流速：比较比较umax与与的公式：的公式：即圆管层流的平均流速是最大流速的一半即圆管层流
16、的平均流速是最大流速的一半，可见过可见过流断面上流速分布很不均匀。流断面上流速分布很不均匀。动能修正系数动能修正系数动量修正系数动量修正系数第24页，共59页，编辑于2022年，星期三三、沿程水头损失h f 计算：以以代入代入即即：物理意义：圆管层流中，沿程水头损失系数物理意义：圆管层流中，沿程水头损失系数只取决于只取决于雷诺数雷诺数=(Re)=(Re)。物理意义：圆管层流中，沿程水头损失与断面平均物理意义：圆管层流中，沿程水头损失与断面平均流速一次方成正比。流速一次方成正比。写成写成达西公式达西公式形式：形式：第25页，共59页，编辑于2022年，星期三例例6-3 油管油管d=100mm,L
17、=16km,油在管中匀速流动油在管中匀速流动,=915kg/m3,=1.86 10-4m2/s,求求每小时通过每小时通过 50t 油油所需要的功率所需要的功率 Nu。解解:第26页，共59页，编辑于2022年，星期三第五节第五节第五节第五节紊流理论基础紊流理论基础紊流理论基础紊流理论基础紊流运动的基本特征是在运动过程中流体质点具有不断的互紊流运动的基本特征是在运动过程中流体质点具有不断的互相混掺的现象。由于相混掺的现象。由于质点的互相混掺质点的互相混掺，使流区内各点的流速、，使流区内各点的流速、压强等运动要素发生一种随时间无规则的变化，这样的现象压强等运动要素发生一种随时间无规则的变化，这样的
18、现象称为称为紊流脉动紊流脉动。由于脉动，所以运动要素的变化是一个随机过程。目前常采由于脉动，所以运动要素的变化是一个随机过程。目前常采用的方法是时均化的方法，即把紊流运动看作由两个流动叠加而用的方法是时均化的方法，即把紊流运动看作由两个流动叠加而成，一个是成，一个是时间平均流动时间平均流动，一个是，一个是脉动流动脉动流动。2、时均化：、时均化：一、紊流的特征与时均化：一、紊流的特征与时均化：观看录像观看录像5观看录像观看录像61、紊流的特征：、紊流的特征：第27页，共59页，编辑于2022年，星期三压强压强p的随机变化亦如此表示。的随机变化亦如此表示。说明：前面几章有关恒定流的基本方程，如连续
19、性方程、伯努利方说明：前面几章有关恒定流的基本方程，如连续性方程、伯努利方程等，所用的流速、压强等均是指时均值。程等，所用的流速、压强等均是指时均值。注意注意：时间平均流速：流体质时间平均流速：流体质点的瞬时速度始终围绕点的瞬时速度始终围绕着某一平均值脉动，这着某一平均值脉动，这一平均值就称作时间平一平均值就称作时间平均流速均流速即：瞬时量即：瞬时量=时均量时均量+脉动量脉动量第28页，共59页，编辑于2022年，星期三二、紊流的半经验理论二、紊流的半经验理论紊流中，一方面存在着由粘滞性引起的切应力紊流中，一方面存在着由粘滞性引起的切应力，另，另一方面一方面还存在着由紊流脉动而产生的还存在着由
20、紊流脉动而产生的附加切应力附加切应力。紊流切应力应为两者之和。即紊流切应力应为两者之和。即1、紊流的切应力、紊流的切应力式中式中：为脉动流速乘积的时均值。为脉动流速乘积的时均值。粘性切应力根据粘性切应力根据牛顿内摩擦定理牛顿内摩擦定理确定。确定。至于紊流的附加切应力，又称为至于紊流的附加切应力，又称为雷诺应力。雷诺应力。式前加负号以将式前加负号以将表示为正值表示为正值第29页，共59页，编辑于2022年，星期三紊流切应力：紊流切应力：雷诺数较小，紊流脉动较弱时，雷诺数较小，紊流脉动较弱时，占主导地位，占主导地位，即黏性起主要作用。即黏性起主要作用。此时，此时，即惯性起主要作用即惯性起主要作用，
21、占主导地位。占主导地位。当雷诺数很大，脉动充分发展时，当雷诺数很大，脉动充分发展时，第30页，共59页，编辑于2022年，星期三三、粘性底层：三、粘性底层：紊流中紧贴固体边界附近，有一层极薄的流层。该流层紊流中紧贴固体边界附近，有一层极薄的流层。该流层由于受边壁的限制，消除了流体质点的混掺，切应力可用粘由于受边壁的限制，消除了流体质点的混掺，切应力可用粘性切应力表示，属于层流运动。这一流层称性切应力表示，属于层流运动。这一流层称粘性底层粘性底层。粘性底层内，壁面切应力：粘性底层内，壁面切应力：积分：边界条件：第31页，共59页，编辑于2022年，星期三上式表明粘性底层中流速按线性分布。上式表明
22、粘性底层中流速按线性分布。在粘性底层外有一极薄的过渡层在粘性底层外有一极薄的过渡层，过渡层外是紊流区，常，过渡层外是紊流区，常称为称为紊流核心区紊流核心区。第32页，共59页，编辑于2022年，星期三第六节第六节紊流的沿程水头损失紊流的沿程水头损失沿程水头损失计算沿程水头损失计算紊流状态下，紊流状态下，如何确定？如何确定？层流状态下：层流状态下：以半经验理论，再结以半经验理论，再结合实验结果，整理的合实验结果，整理的半经验公式半经验公式直接由实验结果，综直接由实验结果，综合得出的经验公式合得出的经验公式一、尼古拉兹实验：一、尼古拉兹实验：1、沿程摩阻系数、沿程摩阻系数的影响因数的影响因数第33
23、页，共59页，编辑于2022年，星期三由圆管壁面水力特性分析知道沿程阻力除与流动状况（由圆管壁面水力特性分析知道沿程阻力除与流动状况（Re数数表示）有关外，还受壁面的粗糙度表示）有关外，还受壁面的粗糙度ks的影响。的影响。尼古拉兹通过筛选的均匀砂粒贴于壁面，做成人工尼古拉兹通过筛选的均匀砂粒贴于壁面，做成人工粗糙度。这里以粗糙度。这里以ks/d为相对粗糙度。为相对粗糙度。2、沿程摩阻系数、沿程摩阻系数的测定与阻力分区：的测定与阻力分区：尼古拉兹利用类似雷诺实验的装置，研究并绘制出尼古拉兹利用类似雷诺实验的装置，研究并绘制出曲线图曲线图。第34页，共59页，编辑于2022年，星期三根据入变化的特
24、征，图中曲线可分为五个区域：根据入变化的特征，图中曲线可分为五个区域：lg(100)r0/ks61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIVabcdef第35页，共59页，编辑于2022年，星期三1、层流区、层流区(ab线线)。当。当Re2300时，所有的实验点都在时，所有的实验点都在ab直直线上。它表明线上。它表明值仅与值仅与Re有关，而与有关，而与ks/d无关无关。3、紊流光滑区、紊流光滑区(cd线）：当线）：当
25、Re4000后，不同后，不同ks/d的实验的实验点，起初都集中在点，起初都集中在bc线附近，表明线附近，表明仅与仅与Re有关，而与有关，而与ks/d全无关系。全无关系。4、紊流过渡区：即为、紊流过渡区：即为cd和和ef线所包围的区域，该区的实验点线所包围的区域，该区的实验点已脱离光滑区已脱离光滑区cd线，不同线，不同ks/d实验点各自独立成一条波状曲线。实验点各自独立成一条波状曲线。2、层流与紊流相互转变的过渡区、层流与紊流相互转变的过渡区(bc线线)。当。当Re=23004000，所有的实验点都在，所有的实验点都在bc线附近，线附近，值仅与值仅与R有有关。该区实用意义不大。关。该区实用意义不
26、大。第36页，共59页，编辑于2022年，星期三它表明，它表明，值既与值既与Re有关有关,又与又与ks/d有关。有关。5、紊流粗糙区：即、紊流粗糙区：即ef线以右的区域。该区的实验点随线以右的区域。该区的实验点随ks/d的不同，分别落在相应的平行于横轴的直线上。它的不同，分别落在相应的平行于横轴的直线上。它表明表明值与值与Re无关，仅与无关，仅与ks/d有关有关，由于，由于该区内的能量损失与流速的平方成正比，所以又称阻力该区内的能量损失与流速的平方成正比，所以又称阻力平方区。平方区。此区内的流动，即使此区内的流动，即使Re不同只要几何相似，边界性质不同只要几何相似，边界性质相同，也能自动保证模
27、型流与原型流的相似，因而又称为相同，也能自动保证模型流与原型流的相似，因而又称为自模区。自模区。第37页，共59页，编辑于2022年，星期三五、工业管道和柯列勃洛克公式五、工业管道和柯列勃洛克公式为了将人工粗糙管与工业管道的粗糙度联系起来，使尼古拉为了将人工粗糙管与工业管道的粗糙度联系起来，使尼古拉兹实验的结果用于工业管道。提出当量粗糙度概念兹实验的结果用于工业管道。提出当量粗糙度概念:第38页，共59页，编辑于2022年，星期三通过将工业管道实验结果与人工砂粒粗糙管的结果通过将工业管道实验结果与人工砂粒粗糙管的结果比较比较,把和工业管道的管径相同把和工业管道的管径相同,紊流粗糙区紊流粗糙区
28、值相等的人工值相等的人工粗糙管的砂粒粗糙度粗糙管的砂粒粗糙度ks定义为定义为工业管道的当量粗糙度。工业管道的当量粗糙度。进一步，柯列勃洛克进一步，柯列勃洛克1939年给出了工业管道紊流过渡年给出了工业管道紊流过渡区的区的 值值：该式实质是尼古拉兹的两区公式的结合，故适用于该式实质是尼古拉兹的两区公式的结合，故适用于全部的三个紊流阻力区。该式应用广泛，与实验符合的全部的三个紊流阻力区。该式应用广泛，与实验符合的很好。很好。1944年莫迪绘出了工业管道的年莫迪绘出了工业管道的曲线图。称莫迪图。由该曲线图。称莫迪图。由该图可直接查出工业管道的图可直接查出工业管道的值。值。第39页，共59页，编辑于2
29、022年，星期三第40页，共59页，编辑于2022年，星期三六、的经验公式：1、布拉修斯公式：2、希弗林松公式：特点：Re105，有极高精度。3、谢才公式：将达西公式变换：第41页，共59页，编辑于2022年，星期三式中：C谢才系数；或使用曼宁经验式计算式中：n是粗糙系数。特点：输水管及较小渠道的计算与实际相符，至今广泛应用。但仅限粗糙区。第42页，共59页，编辑于2022年，星期三七、非圆管的沿程水头损失：工业上把非圆管折算成圆管，前述用水力半径R综合反映断面大小和几何形状对流动影响。圆管：d=4R圆当量直径：我们把R相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径，记de。d=4R圆=4R=de举例：
30、一边长a,b的矩形管，其de为：第43页，共59页，编辑于2022年，星期三达西公式计算非圆管：注意适用条件：（1）长缝形、狭环行等同圆管差异很大的非圆管误差较大。（2）层流中不适用de计算。第44页，共59页，编辑于2022年，星期三例例6-5 新铸铁管新铸铁管d=100mm,当量粗糙度当量粗糙度 ks=0.35mm,在长为在长为L=100m输水管路上输水管路上,hf=2m,温度温度T=20 0C求求:管道壁面的类型管道壁面的类型解解:由公式有由公式有故管壁属于粗糙过渡壁面故管壁属于粗糙过渡壁面0.17ks2.3ks第45页，共59页，编辑于2022年，星期三例6-6 铁管d=200mm,当
31、量粗糙度 ks=0.2mm,液体的运动粘度 =1.510-6 m2/s,当Q=1 L/s 和 时，求:管道沿程损失系数=?解解:(1)当Q=1L/s=10-3 m3/s 时先假设流动属先假设流动属于水力光滑区于水力光滑区即流动属于紊流光滑管区即流动属于紊流光滑管区,利用以上公式是合理的利用以上公式是合理的第46页，共59页，编辑于2022年，星期三例6-7 镀锌钢管输水,长L=100m,d=0.25m,水温200C,水流量为Q=0.05m3/s,求沿程水头损失 hf解解:查表得水的运动粘度查表得水的运动粘度查表查表6-2,ks=0.15mm,ks/d=0.610-3,查莫迪图查莫迪图,=0.0
32、176,故故H2O第47页，共59页，编辑于2022年，星期三第七节第七节局部水头损失局部水头损失一、局部水头损失hj的一般分析1、产生的原因：流体经过局部断面突然扩大或缩小(或渠道)的弯曲及在其内设置障碍(如闸阀)等。流体经过这些局部地区由于惯性力处于支配的地位，流动不能象边壁那样突然转弯。因此造成在边壁突变的地方出现：（1）主流与边壁脱离，致使在它们之间形成旋涡区，这是引起这些局部损失的主要原因。所以，局部损失应视为由上述两部分能量损失所组成。（2）旋涡区产生的涡体不断被主流带向下游，将加剧下游一定范围内的能量损失。观看7第48页，共59页，编辑于2022年，星期三2、局部水头损失系数的影
33、响因素计算：只取决于局部阻碍的形状与Re无关。二、几种典型的局部水头损失系数：1、突扩圆管d11122LV2V1d2z2z100第49页，共59页，编辑于2022年，星期三动量方程动量方程能量方程：能量方程：两边再同除以两边再同除以代回能量代回能量方程：方程：利用利用 z1-z2=Lcos ，代入上式有，代入上式有第50页，共59页，编辑于2022年，星期三进一步变换成一般式：流入水池 =1.02、突缩圆管第51页，共59页，编辑于2022年，星期三局部阻力系数表第52页，共59页，编辑于2022年，星期三第53页，共59页，编辑于2022年，星期三第54页，共59页，编辑于2022年，星期三
34、第55页，共59页，编辑于2022年，星期三总水头所绘曲线代表水头损失沿流程的变化状况。测压管水头所绘曲线代表压强沿流程的变化状况，。水力坡度J：单位长度流程的平均水头损失,即测压管水头线坡度JP：单位长流程上测压管水头线降落：首先我们回忆一下水头的有关定义。首先我们回忆一下水头的有关定义。第八节第八节恒定总流水头线的绘制恒定总流水头线的绘制第56页，共59页，编辑于2022年，星期三（1）般先绘般先绘H 线，然后绘线，然后绘Hp水头线。水头线。H 线恒下降，线恒下降，Hp可升、可降。可升、可降。（2）hj在各突变处下降量表示为铅垂下降的直线。在各突变处下降量表示为铅垂下降的直线。（3）注意管径不同时水力坡度）注意管径不同时水力坡度J 的不同。的不同。（4）总水头线和测压管水头线之间的距离为相应流段的流速水头。）总水头线和测压管水头线之间的距离为相应流段的流速水头。注意：注意：第57页，共59页，编辑于2022年，星期三例题6-8：例题6-9：观看动画观看动画2第58页，共59页，编辑于2022年，星期三圆管流体流动流态总结：圆管流体流动流态总结：与与ks/d无无关关与与ks/d无无关关Re应力与粘滞力第59页，共59页，编辑于2022年，星期三