水力学及.pptVIP

尼古拉兹实验揭示出管流紊流中存在“光滑管区”和“粗糙管区”两种情况。 粘性底层：由于实际液体的粘性，有一层极薄的液体曾附着在管壁上，其流速为零，这一层液体称为粘性底层 σ。 当粘性底层σ2.5△时，水力光滑管区。 当粘性底层σ1/6△时，水力粗糙管区。 介于二者之间为水力光滑管区向粗糙管区的过渡区。 前面的雷诺实验和尼古拉兹实验都是人工粗糙实验。和实际管道的粗糙有一定的差别。但趋势是一致的。 1、层流实验结果和前人实验的结果一致： 2、紊流理论和实验结果： 由于上式是非线性方程，不能直接求解，因此用一些更加简便的实验结果算法。 （1）、工业旧管道 （2）谢才公式 七、工业管道沿程阻力系数的计算 计算沿程水头损失的经验公式——谢齐公式 返回 断面平均流速 谢齐系数 水力半径 水力坡度 1.谢齐系数有量纲，量纲为[L1/2T-1]，单位为m1/2/s。 2.谢齐公式可适用于不同流态和流区，既可适用于明渠水流也可应用于管流。 3.常用计算谢齐系数的经验公式： 曼宁公式 巴甫洛夫斯基公式 这两个公式均依据阻力平方区紊流的实测资料求得，故只能适用于阻力平方区的紊流。 或 n为粗糙系数，简称糙率。水力半径单位均采用米。 例题 七. 局部水头损失的计算 1.局部水头损失产生的原因 局部水头损失产生于边界发生明显改变的地方，使水流形态发生了很大的变化。其特点为能耗大、能耗集中而且主要为旋涡紊动损失。 2.局部水头损失计算公式 圆管突然扩大为例 局部阻力系数 突然扩大 突然缩小 闸阀 三通汇流 管道弯头 管道进口 分离区 分离区 分离区 分离区 分离区 分离区 分离区 例题：水从水箱流入一管径不同的管道，管道连接情况如图所示，已知： （以上ζ值均采用发生局部水头损失后的流速） 当管道输水流量为25l/s时，求所需要的水头H。 l1 l2 V0≈0 d2 d1 H 分析：用能量方程式： 列能量方程： 1 1 2 2 0 0 前进 l1 l2 V0≈0 d2 d1 H 1 1 2 2 0 0 解： 代入数据，解得： 故所需水头为2.011m。 返回 例题：有一混凝土护面的梯形渠道，底宽10m，水深3m，两岸边坡为1：1，粗糙系数为0.017，流量为39m3/s，水流属于阻力平方区的紊流，求每公里渠道上的沿程水头损失。 b h 1：1 1：1 解： B 水面宽 过水断面面积 湿周 水力半径 谢齐系数 沿程水头损失 断面平均流速 返回 局部水头损失的计算在于正确选择局部水头损失系数ζ，但注意对应的流速水头。 例题2 测定90°弯管局部水头损失系数的试验装置如图示。已知AB段 长10 m ，管径d＝0.05m，弯管曲率半径R＝d，管段沿程水力摩擦系数λ＝0.0264，实测AB管段两端测压管水头差△h＝0.63m，100秒钟流入量水箱的水体积为0.28m3，试求弯管内的流速、沿程水头损失和局部水头损失系数。 * * 第四章 层流和紊流、液流阻力和水头损失 本章的学习重点 1.两种流态的特点、判别方法、雷诺数的物理意义。 2.沿程水头损失的变化规律与计算。 3.达西公式。 4.沿程水头损失计算。 5.局部水头损失计算。 1.水流阻力是由于液体的粘滞性作用和固体边界的影响，使液体与固体之间、液体内部有相对运动的各液层之间存在的摩擦阻力的合力，水流阻力必然与水流的运动方向相反。 2.水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量称为水头损失。其中边界对水流的阻力是产生水头损失的外因，液体的粘滞性是产生水头损失的内因，也是主要原因。 ?一. 水头损失产生的原因★★★ 3.水头损失的概念： 总流单位重量液体的平均机械能损失 ?二. 水头损失的类型★★★ 根据边界条件的不同，可以把水头损失分为两类： 1.沿程水头损失 ：克服边壁对水流的阻力而消耗的水头损失。对于平顺的边界，水头损失与流程成正比； ？沿程水头损失发生在什么位置？ 2.局部水头损失 ：由于局部边界急剧改变，导致水流结构改变、流速分布调整并产生旋涡区，从而引起的水头损失。 ？局部水头损失发生在什么位置？ 3.特征： （1）沿程水头损失：均匀分布在流段,与流段长度成正比。 （2）局部水头损失：仅存在于局部区域与边界变化程度（形状）有关。 图2-局部水头损失 4.对于在某个流程上运动的液体，它的总水头损失hw遵循叠加原理即 5.为了反映过流断面面积和湿周对水流阻力和水头损失的综合影响，我们引入水力半径的概念，即 水力半径是水力学中应用广泛的重要的水力要素。 ?三.液体