流体力学课件4章.pptVIP

p111例4-9：水箱水深H，底部有一长为L，直径为d 的圆管，如图。管道进口为流线型，进口水头损失可不计，管道沿程阻力系数λ设为常数。若H、d、λ给定， (1)什么条件下Qv不随L而变？ (2)什么条件下通过的流量 Qv随管长加大而增加？ (3)什么条件下通过的流量 Qv随管长加大而减小？ 列水箱水面与管道出口断面的能量方程 解： (1) 流量不随管长L而变，可令 可得 即 这就是管长与流量无关的条件。 （2）流量随管长的加大而增加 （3）流量随管长的加大而减小 即 即 §4—6 非圆管的沿程损失 p112 介绍几个专业术语： 湿周x—总流过断面的边界与固体表面接触部分的长度， 水力半径R—指液体过断面面积与湿周之比， 水力直径(当量直径)—４倍的水力半径定义为水力直径， 有了当量直径，只需要用　　　　，即可用下列公式求非圆管的沿程水头损失： 例题见p113~115，例4-10，例4-11； 第四章 例4-10：断面面积为A＝0.48m2的正方形管道，宽为 高的三倍的矩形管道和圆形管道。求 （1）分别求它们的湿周和水力半径； （2）正方形和矩形管道的当量直径。 水力半径 解 （1）求湿周和水力半径 1）正方形管道 边长 湿周 2）矩形管道 边长 湿周 水力半径 第四章 水力半径 3）圆形管道： 管道直径 湿周 或 第四章 （2）正方形管道和矩形管道的当量直径 1）正方形管道： 2）矩形管道: de=2ab/(a+b)=2×0.4m×1.2m/(0.4m+1.2m)=0.6m de= a =0.692 m 请思考：通过此例题得出什么结论？ 结论：过流面积相等，圆形管道的水头损失最小。 请同学回答为什么？ 第四章 p115例4-11请同学自己阅读 §4—7 管道流动的局部水头损失 p115 一、局部水头损失hm的一般表达式（经验公式） 第四章 （4-8-1） 式中： ——局部水头损失系数。 一般ζ由试验确定或查表得出。 ζ =f (局部阻碍形状，相对粗糙度，Re) 第四章 二、圆管突然扩大的局部水头损失 列1-1，2-2断面的能量方程（令?1= ?2=1.0） v1 v2 p1A1 p2A2 1 1 2 2 z1 z2 o o 第四章 又取1-1，2-2断面之间的控制体列动量方程，令 1.作用在1-1断面上的总压力P1: P1= p1A2 2.作用在2-2断面上的总压力P2: P2= p2A2 3.重力在管轴上的投影 由于1-1，2-2断面距离很短，沿程水头损失可忽略不计； 4. 边壁上的摩擦阻力忽略不计 由动量方程有 遍除以 ，并整理，得 将上式代入能量方程, 得 （4-8-4） 第四章 （4-8-4） 式（4-8-4 ）就是圆管突然扩大的局部水头损失 的理论计算公式。 由连续性方程 用 代入式（4-8-4）可得 （4-8-5） 第四章 或用 代入式（4-8-4）可得 （4-8-5） 式中 注意： 与 配合使用； 与 配合使用。 叫做圆管突然扩大的局部水头损失系数。 说明：紊流的局部水头损失与流速平方成正比。 第四章 说明：紊流的局部水头损失与流速平方成正比。 突然扩大的局部水头损失公式 或 第四章 四、管道突然缩小的损失系数?s 三、出口局部损失系数?0 管道突然扩大到水池或容器，有 ，则 v 1 1 2 2 第四章 0 . 1 0 = z 五、进口局部损失系数?e (a)直角进口 (b)圆角进口 (c)外伸进口 ——随进口形状接近流线型化程度增大而减小。 式中： 第四章 总水头损失 为所有沿程水头损失和所有局部损 失的总和，即： 六、总水头损失（总能量损失） 第四章 圆管流体流动流态特点 1、管径突变的管道，当其它条件相同时，若改变流向，在突变处所产生的局部水头损失是否相等？为什么？ 不等；固体边界不同，如突扩与突缩 固体边界的突变情况、流速； 局部阻力系数应与所选取的流速相对应。 3、如何减小局部水头损失？ 2、局部阻力系数与哪些因素有关？选用时应注意什么？ 例题4流量　　　　　的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 　　　　　　　, 局部水头损失系数：进口　　 , 逐渐收缩　　　　，闸阀　　　（以上　值均与发生局部水头损失后的流速配合）。要求计算： H （３）水箱应保持的水头Ｈ （１）沿程水头损失 （２）局部水头损失 解: （３）水箱应保持的水头Ｈ （１）沿程水头损失 （２）局部水头损失 根据题意要求 基准面如图O-O所示，由计算公式可得： o H o 1 1 2 2 （3）以