Chapter1-流体流动-wrp20100301.ppt

概 述 本章任务： 流体静力学基本方程意义及其应用 连续性方程，柏努利方程的意义及应用 两种流型（层流和湍流）的比较与工程处理 流动阻力计算 管路计算 流量测定 重点内容 流体静力学基本方程 柏努利方程的意义及应用 ?流动阻力及管路计算? 一般掌握 流体的流变特性以及边界层的概念 1.1 流体静止的基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.6 流量的测量 五、 局部阻力 阻力系数法 克服局部阻力所消耗的机械能，可以表示为动能的某一倍数，即 或 ζ称为局部阻力系数， 由实验测定 注意: 当管截面突然扩大和突然缩小时，上两式中的速度u均以小管中的速度计。 忽然扩大和突然缩小 若截面取管出口内侧，截面上仍有动能，系统的总能量损失不包含出口阻力， 即ξe =0 ；若截面取管出口外侧，则表示流体已经离开管路，此时截面上动能为零，而系统的总能量损失中应包含出口阻力，即ξe =1。 当流体自管子进入容器或从管子排放到管外空间，ξ出口=1，称为出口阻力系数；当流体自容器进入管内， ξ进口=0.5，称为进口阻力系数。 2. 当量长度法 将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为 le 的直管所产生的阻力即 le为管件或阀门的当量长度 管件与阀门的当量长度也是由实验测定 六、 管内流动总阻力的计算 总阻力=沿程阻力+局部阻力 阻力系数法 当量长度法 若管路由若干直径不同的管段组成时，各段应分别计算，再加和 . 上两式仅适用于等径管路的阻力计算. 900弯头 标准阀(全开) 要使Vs=4m3/h, Z = ? 4000,层流, λ=64/Re 4000,湍流,查ε/d Moody图 λ 沿程阻力: 局部阻力: 查各管件的ζ值, 即可求得. 阻力组成： 取内侧:突然缩小， 900弯头, 阀门，出口截面有动能 取外侧: 突然缩小， 900弯头, 阀门， 忽然扩大，出口 动能为零. 2-2面取管出口外侧: 2-2面取管出口内侧: 所以两种取法的结果相同 小结: 1. 直管阻力(Fanning formula,层流与湍流均适用 ) 2. 直管中层流时摩 擦系数: 3. 直管中湍流时摩擦系数: Moody图 3个经验式 4. 非圆形管内的沿程阻力 : d取为当量直径 5. 局部阻力 阻力系数法 当量长度法 6. 管内流动总阻力的计算 阻力系数法 当量长度法 1.5.1 简单管路 一、特点 （1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变。 (2) 整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。 Vs1,d1 Vs3,d3 Vs2,d2 不可压缩流体 1.5 管路计算 二、管路计算 基本方程： 连续性方程： 柏努利方程： 阻力计算（摩擦系数）： 设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径及供液点提供的位能Z1(或静压能p1)。 给定条件： （1）供液与需液点的距离，即管长l； （2）管道材料与管件的配置，即?及 ； （3）需液点的位置z2及压力p2； （4）输送机械 We。 （1）设计型计算 选择适宜流速 确定经济管径 （2）操作型计算 已知：管子d 、?、l，管件和阀门 ，供液点z1、p1，需液点的z2、p2，输送机械 We； 求：流体的流速u及供液量VS。 已知：管子d、 ? l、管件和阀门 、流量Vs等， 求：供液点的位置Z1 ； 或供液点的压力p1； 或输送机械有效功We 。 试差法计算流速的步骤： （1）根据柏努利方程列出试差等式； （2）试差： 符合？ 可初设阻力平方区之值 注意：若已知流动处于阻力平方区或层流，则无需 试差，可直接解析求解。 三、阻力对管内流动的影响 pA pB pa F 1 1? 2 2? A B 阀门F开度减小 阀门局部阻力系数?↑ 流量↓ 流速u↓ (1) ↑ （3）在B-2之间，由于流速u↓→ ↓ →pB ↓ 。 （2）在1-A之间，由于流速u↓→ ↓ →pA ↑ ； 结论： （1）当阀门关小时，其局部阻力增大，将使管路中流量下降； （2）下游阻力的增大使上游压力上升； （3）上游阻力的增大使下游压力下降。 可见，管路中任一处的变化，必将带来总体的变化，因此必须将管路系统当作整体考虑。 [例] 已知：Vs=18m3/h 15m, 1个底阀，1个90O弯头 50m, 1个闸阀, 1个标准阀, 3个90O弯头, 2个三通 求：泵的有效功率。 截面a-a, b-b可以取在管进出口外侧，也可以取在进出口内侧 若取在进出口内侧，u1,u2不为0, 没有突然扩大和突然缩小