管流损失和水力计算.pptVIP

§5.10管道水力计算管道的种类:简单管道串联管道并联管道分支管道一、简单管道管道直径和管壁粗糙度均相同的一根管子或这样的数根管子串联在一起的管道系统。计算基本公式连续方程沿程损失能量方程第61页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.10管道水力计算一、简单管道(续)三类计算问题（1）已知qV、l、d、?、?，求hf；（2）已知hf、l、d、?、?，求qV；（3）已知hf、qV、l、?、?，求d。简单管道的水力计算是其它复杂管道水力计算的基础。第62页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.5粘性流体的紊流流动三、圆管中紊流的速度分布和沿程损失1.粘性底层、圆管中紊流的区划、水力光滑与水力粗糙粘性底层:粘性流体在圆管中紊流流动时，紧贴固体壁面有一层很薄的流体，受壁面的限制，脉动运动几乎完全消失，粘滞起主导作用，基本保持着层流状态，这一薄层称为粘性底层。圆管中紊流的区划:2.紊流充分发展的中心区1.粘性底层区3.由粘性底层区到紊流充分发展的中心区的过渡区第29页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.5粘性流体的紊流流动三、圆管中紊流的速度分布和沿程损失(续)1.粘性底层、圆管中紊流的区划、水力光滑与水力粗糙(续)水力光滑与水力粗糙粘性底层厚度：?水力粗糙：??管壁的粗糙凸出的平均高度：?水力光滑：??紊流区域完全感受不到管壁粗糙度的影响。管壁的粗糙凸出部分有一部分暴露在紊流区中，管壁粗糙度紊流流动发生影响。第30页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.5粘性流体的紊流流动三、圆管中紊流的速度分布和沿程损失(续)2.圆管中紊流的速度分布(1)光滑平壁面假设整个区域内?=?w=常数粘性底层内粘性底层外因切向应力速度(摩擦速度)第31页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.5粘性流体的紊流流动三、圆管中紊流的速度分布和沿程损失(续)2.圆管中紊流的速度分布(续)(2)光滑直管具有与平壁近似的公式速度分布:最大速度:平均速度:第32页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.5粘性流体的紊流流动三、圆管中紊流的速度分布和沿程损失(续)2.圆管中紊流的速度分布(续)(2)光滑直管(续)其它形式的速度分布:(指数形式)Renv/vxmax平均速度:第33页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.5粘性流体的紊流流动三、圆管中紊流的速度分布和沿程损失(续)2.圆管中紊流的速度分布(续)(3)粗糙直管速度分布:最大速度:平均速度:第34页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.5粘性流体的紊流流动三、圆管中紊流的速度分布和沿程损失(续)3.圆管中紊流的沿程损失(1)光滑直管(2)粗糙直管实验修正后第35页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.6沿程损失的实验研究实验目的：沿程损失:层流:紊流:在实验的基础上提出某些假设，通过实验获得计算紊流沿程损失系数λ的半经验公式或经验公式。代表性实验:尼古拉兹实验莫迪实验第36页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.6沿程损失的实验研究一、尼古拉兹实验实验对象:不同直径圆管不同流量不同相对粗糙度实验条件:实验示意图:第37页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.6沿程损失的实验研究一、尼古拉兹实验(续)尼古拉兹实验曲线第38页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.6沿程损失的实验研究一、尼古拉兹实验(续)尼古拉兹实验曲线的五个区域层流区管壁的相对粗糙度对沿程损失系数没有影响。2.过渡区不稳定区域，可能是层流，也可能是紊流。第39页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.6沿程损失的实验研究一、尼古拉兹实验(续)尼古拉兹实验曲线的五个区域(续)紊流光滑管区沿程损失系数?与相对粗糙度无关，而只与雷诺数有关。勃拉休斯公式：尼古拉兹公式：卡门-普朗特公式：第40页，共88页，星期日，2025年，2月5日§5.6沿程损失的实验研究一、尼古拉兹实验(续)尼古拉兹实验曲线的五个区域(续)紊流粗糙管过渡区沿程损失系数?与相对粗糙度和雷诺数有关。洛巴耶夫公式：阔尔布鲁克公式