粘性流体运动及其阻力计算改（课堂PPT）.pptVIP

2021/3/29 2021/3/29 4000Re105时：可用布拉休斯公式； 105Re3×106时： 尼古拉兹光滑管公式： λ=0.0032＋0.221Re-0.237 通用公式（卡门—普朗特）： 第Ⅳ区——“光滑管区”转向“粗糙管区”的紊流过渡区 λ=f(Re,△/d) 2021/3/29 柯列布茹克Colebrook公式 适用于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三个区 简化形式 ，阿里特苏里公式 2021/3/29 第Ⅴ区——水力粗糙管区，λ=f(Δ/d)。水流处于发展完全的紊流状态，水流阻力与流速的平方成正比，故又称阻力平方区或完全粗糙区。 尼古拉兹粗糙管公式： 2021/3/29 4.5.2 莫迪图 λ与Re及Δ/d的关系图 常用管材的△值，见表4.1 a g f d c b 2021/3/29 2021/3/29 管材 Δ值/mm 管材 Δ值/mm 干净的黄铜管、铜管 0.0015~0.002 沥青铁管 0.12 新的无缝钢管 0.04~0.17 镀锌铁管 0.15 新钢管 0.12 玻璃、塑料管 0.001 精致镀锌钢管 0.25 橡胶软管 0.01~0.03 普通镀锌钢管 0.39 木管、纯水泥表面 0.25~1.25 旧的生锈的钢管 0.60 混凝土管 0.33 普通的新铸铁管 0.25 陶土管 0.45~6.0 旧的铸铁管 0.50~1.60 2021/3/29 例1：相对密度0.85，ν=0.125cm2/s的油在绝对粗糙度Δ=0.04mm的无缝钢管中流动，管径d=30cm，流量Q=0.1m3/s。 试判断流态， 求：沿程阻力系数λ 层流底层的厚度δ 管壁上的切应力τ0 解： 光滑管上限： 该流动为光滑管紊流 2021/3/29 (1)4000Re105 (2)层流底层厚度 (3)最大切应力 2021/3/29 例2 长度l＝1000米，内径d＝200mm的普通镀锌钢管，用来输送运动粘性系数ν＝3.55×10-5m2/s 的重油，测得其流量为Q＝38L／s。问其沿程损失为若干? 解：v=Q/A＝1.21 m/s ∵4000Re22.2(d/△)8/7=27762 （查表4.1：△＝0.39mm） ∴处于水力光滑管区 用布拉休斯公式 2021/3/29 验算： δ△，确为水力光滑管 查莫迪图： △/d＝0.00195，λ≈0.037，水力光滑管区 例3 送风管道（钢管）长度L=30m，直径d＝750mm，在温度t=20℃的情况下，送风量Q=30000m3/h。 问：⑴此风管中的沿程损失为若干？⑵使用一段时间后，其绝对糙度△＝1.2mm，其沿程损失又为若干？ 解：20℃时，空气运动粘性系数ν＝1.53×10-5m2/s 流速v＝Q/A＝18.9 m/s 雷诺数 Re＝vd/ν＝926471 2021/3/29 风管中的沿程损失 当△＝1.2mm时，△/d＝0.0016，查莫迪图得：λ≈0.027 此时，风管中的沿程损失 公式计算法： 查表4.1：取△＝0.39mm，△/d＝0.00052，查莫迪图得：λ≈0.019 2021/3/29 4.3.3 圆管层流的流量和平均速度 1、流量： 取半径r厚度dr的微小圆环，断面积dA＝2πrdr 流量 测定黏度的依据: 2、平均速度： 圆管中的平均速度 umax=2v 哈根-泊肃叶定律 2021/3/29 4.3.4 圆管层流的沿程损失 等径管路，流速不变，沿程损失即是压强水头差 层流沿程损失 hf＝k1v，则 达西公式 λ=64/Re，层流沿程阻力系数（摩阻系数） 重度为γ、流量为Q的流体，在长度为l的圆管中以层流状态运动时，所消耗的功率为： 2021/3/29 4.3.5 层流起始段 流体刚入管口，速度分布不符合抛物线规律的管段；? 流体内摩擦力大，阻力系数λ=A/Re，A64 起始段长度计算公式： ?L=0.02875 d Re 液压设备短管路计算，有较大实际意义 2021/3/29 1、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。 ? ? 2、等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的1/2倍。（??? ） 3、流体内切应力方向与流体运动方向相同。（??? ） 4、其它条件不变，液体雷诺数随温度的增大而 ? ?。 ? 1 ? 增大；? 2 ?减小