第六章粘性流体管内流动.pptVIP

4.2 边界层的分离 A B S? 边界层分离的后果： 产生大量旋涡； 造成较大的能量损失。 边界层分离的必要条件： 流体具有粘性； 流动过程中存在逆压梯度。 边界层分离：实际流体流过弯曲壁面时，经常从某一点开始边界层脱离壁面，并产生旋涡的现象 4.2 边界层的分离 边界层分离过程： x A umin=0，pmax；停滞点，驻点 B umax pmin C umin=0，pmax； 新停滞点，分离点 分离面 空白区，涡流区 A→B加速减压 B→C减速加压 旋涡 5.1 沿程损失系数的实验研究 一、 尼 古 拉 兹 曲 线 层流区 过 渡 区 湍流光滑管区 湍流粗糙管过渡区 湍流粗糙管阻力平方区 5.1 沿程损失系数的实验研究 二、沿程损失系数经验公式 (1)层流区： λ仅与Re有关，与粗糙度无关 (2)过渡区： 试验点分散，能量计算时通常按湍流光滑管区处理 (3)湍流光滑管区： λ仅与Re有关，与粗糙度无关；ε/d大占的区段小，反之则大。 布拉休斯公式 尼古拉兹公式 卡门-普朗特公式 5.1 沿程损失系数的实验研究 一、 尼 古 拉 兹 曲 线 层流区 5.1 沿程损失系数的实验研究 一、 尼 古 拉 兹 曲 线 过 渡 区 5.1 沿程损失系数的实验研究 一、 尼 古 拉 兹 曲 线 湍流光滑管区 5.1 沿程损失系数的实验研究 二、沿程损失系数经验公式 (4)湍流粗糙管过渡区： λ仅与Re和ε均有关；Re一定时， λ随着ε/d的增大而增大。 考尔布鲁克公式 (5)湍流粗糙管平方阻力区： λ仅与Re无关，仅由ε/d决定，因此沿程阻力与平均流速的平方成正比，故又称该区为平方阻力区。 尼古拉兹公式 5.1 沿程损失系数的实验研究 一、 尼 古 拉 兹 曲 线 湍流粗糙管过渡区 5.1 沿程损失系数的实验研究 一、 尼 古 拉 兹 曲 线 湍流粗糙管阻力平方区 5.1 沿程损失系数的实验研究 三、 莫 迪 图 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 103 104 105 106 107 0.09 l 0.10 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.009 0.008 层流区 临界区 过渡区 光滑管 完全粗糙管区 108 0.05 0.04 0.03 0.015 0.008 0.006 0.004 0.002 0.0006 0.0004 0.0002 0.0001 0.00005 0.00001 0.000005 0.000001 0.001 0.0008 0.01 0.02 5.1 沿程损失系数的实验研究 三、莫迪图 使用莫迪图确定新的工业管道沿程损失系数是很方便的； 莫迪图用对数坐标绘制； 莫迪图曲线的规律与尼古拉兹实验曲线基本相同，但是过渡区内不同：前者得到的规律为λ随着Re的增大减小，后者为分散的实验点； 莫迪图中引入参数Reλ1/2，来实现Re无法得到的场合下λ的求解。 5.1 沿程损失系数的实验研究 四、非圆形管道 非圆形管道的雷诺数与沿程损失计算公式与圆形管道相同； 将公式中圆管直径 d 用非圆截面当量直径 de 代替 当量直径 de 管道截面积 湿周：流体与固体边界接触部分的周长 5.1 沿程损失系数的实验研究 四、非圆形管道 矩形管道 圆环形管道 管束 5.2 局部阻力损失 一、阻力系数法 将局部阻力表示为动能的某一倍数 局部阻力系数 (1)管道截面突然扩大： 5.2 局部阻力损失 一、阻力系数法 (2)管道截面突然缩小： (3)弯头及其它管件 5.2 局部阻力损失 二、当量长度法 在管道系统设计中，经常将局部损失换算成等值长度的沿程损失 管道总能量损失 6.1 管道水力计算基本内容 一、目的 合理设计管路系统； 减少动力消耗； 节约原材料，降低成本。 二、常见的管道计算问题 已知流量和管道尺寸，确定压降或所需的供液水头； 已知管道尺寸，供液水头或允许的压降，确定流量；