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1、7.1 流动阻力与水头损失第七章引 入 根据流体与影响其流动的固体边界间的关系，流动可分为内流和外流:内流：流动受固体边界限制，其壁面边界层不能自由发展。明渠流动管道流动引 入 根据流体与影响其流动的固体边界间的关系，流动可分为内流和外流:外流：流体绕过固体边界流动，其壁面边界层可以自由发展。飞机飞行汽车行驶轮船航行由于黏性作用，实际流体作内流和外流流动时，都会产生流动阻力和水头损失！7.1 流动阻力与水头损失的分类7.2 流体运动的两种流态7.3 湍流基本概念与理论7.4 圆管充分发展恒定层流理论分析7.5 圆管充分发展恒定湍流理论分析引入7.6 管道流动的沿程阻力系数与水头损失7.7 局部
2、阻力系数7.8 明渠流沿程阻力与水头损失7.9 边界层理论基础7.10 绕流阻力与升力引入在7.10节，除绕流阻力外，还将介绍绕流升力的部分内容37.9和7.10节针对外流问题217.1-7.8节针对内流问题7.1 流动阻力与水头损失7.1 流动阻力与水头损失 7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失 7.1.2 局部阻力与局部水头损失 7.1.3 总水头损失引 入 回顾：实际总流的伯努利方程与哪些因素有关？如何计算？输油管道设计 管道的水头损失：直管段沿程水头损失、管件（弯管、接头、阀门、三通等）局部水头损失。为何将水头损失分为两类？它们分别如何计算？7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失 水箱流动实
3、验bha总水头线bcdahchfabhfcdhwh1v2vfbch222vg222vg212vg测压管水头线7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失 固壁作为流体的边界会显著影响总水头的变化。bha总水头线bcdahchfabhfbchfcdh222vgwh1v2v7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失 固壁作为流体的边界会显著影响总水头的变化。bha总水头线bcdahchfabhfbchfcdh222vgwh1v2v沿程水头损失7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失 固壁作为流体的边界会显著影响总水头的变化。bha总水头线bcdahchfabhfbchfcdh222vgwh1v2v沿程水头损失局部水头损失
4、7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失bha总水头线bcdahchfabhfbchfcdh222vgwh1v2v沿程水头损失局部水头损失 固壁作为流体的边界会显著影响总水头的变化。根据水头线的特点，可将水头损失分为沿程水头损失局部水头损失沿程阻力局部阻力对应流动阻力7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失沿程阻力与沿程水头损失 沿程阻力当限制流动的固体边界沿流程截面的大小和方向均不变或变化很小，且使流体作均匀流动或近似均匀流动时的阻力，也称为摩擦阻力。7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失沿程阻力与沿程水头损失 沿程阻力当限制流动的固体边界沿流程截面的大小和方向均不变或变化很小，且使流体作均匀流动或近似均匀
5、流动时的阻力，也称为摩擦阻力。沿程水头损失克服沿程阻力引起的水头损失，用 hf 表示。7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失沿程水头损失计算 沿程水头损失大小与管段长度成正比。管段沿程水头损失7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失沿程水头损失计算 沿程水头损失大小与管段长度成正比。根据例5.1.2的量纲分析，得到管流的沿程水头损失计算式达西公式：管段沿程水头损失7.1.1 沿程阻力与沿程水头损失沿程水头损失计算 沿程水头损失大小与管段长度成正比。根据例5.1.2的量纲分析，得到管流的沿程水头损失计算式达西公式：管段沿程水头损失 沿程水头损失计算的关键在于确定沿程阻力系数。与流速、管径、壁面粗糙度等因素
6、有关，通常通过实验来确定。局部阻力与局部水头损失7.1.2 局部阻力与局部水头损失 局部阻力当限制流动的固体边界沿流程截面的大小或（和）方向发生突变时（如截面的突然扩大或缩小、弯管、阀门及分岔等区域），会在局部范围内受到一个较大的阻力，该阻力称为局部阻力。局部水头损失克服局部阻力引起的水头损失，用 表示。h截面突变使流场局部形成的旋涡，加剧了能量耗散7.1.2 局部阻力与局部水头损失局部阻力与局部水头损失管件局部水头损失 局部水头损失可按下式计算：式中，为局部阻力系数，v为所对应的断面平均流速。确定局部水头损失的关键是获得局部阻力系数7.1.3 总水头损失总水头损失 实际工程中，沿程水头损失和局部水头损失往往同时存在，故总水头损失为7.1.3 总水头损失总水头损失 实际工程中，沿程水头损失和局部水头损失往往同时存在，故总水头损失为wfabfbcfcdabch=h+h+h+h+h+h7.1.3 总水头损失总水头损失 实际工程中，沿程水头损失和局部水头损失往往同时存在，故总水头损失为wfabfbcfcdabch=h+h+h+h+h+h管道系统总水头损失沿程水头损失局部水头损失本节小结重要概念 沿程水头损失 沿程阻力 沿程阻力系数 局部水头损失 局部阻力 局部阻力系数沿程水头损失局部水头损失22fl vhdg=22vhg=总水头损失重要公式