2012年04月19日水力学第三章第二部分.pptVIP

水力学 ;复习;3 怎样判别层流和紊流？为何不能直接用临界流速作为判别流态的标准？ 答：用下临界雷诺数Rek来判别。当雷诺数ReRek时，流动为层流，ReRek时,流动为紊流。当为圆管流时Rek为2000，明渠流时Rek为500 。 因为临界流速跟流体的粘度、流体的密度和管径（当为圆管流时）或水力半径（当为明渠流时）有关。而临界雷诺数则是个比例常数，应用起来非常方便。 ;第3章 水流阻力规律;主要内容;3.7 液体的紊流运动;3.7 液体的紊流运动;3.7 液体的紊流运动;3.7 液体的紊流运动;3.7 液体的紊流运动;3.7 液体的紊流运动;3.7 液体的紊流运动;3.7 液体的紊流运动;3.8 液体的紊流运动方程;3.9 圆管内液体的紊流运动;3.9 圆管内液体的紊流运动;3.9 圆管内液体的紊流运动;3.9 圆管内液体的紊流运动;紊流的沿程阻力受粘性底层的厚度和固体壁面粗糙度的影响。严格说来，任何流动边壁都是粗糙不平的。并且粗糙突起的程度一般不均匀。;△;（2）当Re很大时，δL很小，以至于壁面粗糙凸起深入到紊流流核中，成为紊流漩涡的重要产生地，粗糙凸起成为阻碍液流运动的最主要因素，紊流沿程阻力和沿程水头损失只与壁面粗糙度有关。 ——粗糙紊流，水力粗糙壁，水力粗糙管。;紊流中液体质点相互混掺、碰撞 →质点间的动量传递 →断面流速分布的均匀化;在紊流流核区，流动阻力以附加阻力为主，粘性切应力可以忽略不计，由普朗特公式;过水断面上切应力呈线性分布，即; 上式变换得无量纲形式; 1）光滑紊流的流速分布;3.9 圆管内液体的紊流运动; 3）紊流流速分布的指数律经验公式;根据尼古拉兹等科学家的实验，可得：;将l、v、d、ρ、μ和Δ与水头损失相联系，应用量纲分析法，得;2. λ的变化规律;尼古拉兹实验结果;3.10 液体紊流运动沿程水头损失系数的变化规律; 尼古拉兹的实验曲线是用各种不同的人工均匀砂粒粗糙度的圆管进行实验得到的，这与工业管道内壁的自然不均匀粗糙度有很大差别。工业管道的粗糙高度、粗糙形状及其分布是随机的。 因此在进行工业管道的阻力计算时，不能随便套用尼古拉兹图去查取λ值。;3. λ 经验公式;（2）粗糙紊流区，Re*70，由流速分布???式;谢才公式;③常用计算谢才系数的经验公式：;例1??一混凝土衬砌的圆形断面隧洞，管径d=2000mm，管长l=100m，通过流量Q=31.4m3/s，糙率n=0.014，试求该隧洞的洞程水头损失hf。 解:? 隧洞中流动一般均为紊流粗糙区，故可应用谢才公式。 ;局部水头损失一般在急变流段产生，流态一般为粗糙紊流。 ;1 过水断面突然扩大;以断面1-1和断面2-2列伯努利方程，有;对控制体沿水流方向列动量方程;3.11 局部水头损失;式中，ζ称作出口局部阻力系数;一般情况，局部水头损失可表为下面的通用公式;例2??? 如图所示流速由v1变为v2的突然扩大管中，如果中间加一中等粗细管段使形成两次突然扩大，略去局部阻力的相互干扰，即用叠加方法。试求（1）中间管中流速为何值时，总的局部水头损失最小；（2）计算此时总的局部水头损失，并与一次扩大时相比较。 ;解（1）两次突然扩大时的局部水头损失为 ;（2）总的局部损失为 ;;分析：根据伯努利方程，以0－0为基准，有;解：