1、第五章第五章 层流、紊流及其能量损失层流、紊流及其能量损失54 紊流流动的特征学习内容回顾一 . 紊流中物理量的表示ui(t)Tt紊流流场各项物理量的平均值不随时间而变，则可称为 “ 恒定 ” 的紊流。 “恒定 ”紊流二 . 紊流附加应力在紊动的时均流场中会出现新增的应力叫做 紊流附加应力 或 雷诺应力 ，它是脉动流速对平均流动的贡献。则时均流动的总切应力紊流流核区过渡区粘性底层管轴y xEXIT四 . 紊流流动的近壁特征粘性底层 的名义厚度EXIT紧贴着物面，脉动流速受壁面制约趋于零，其中的流动为层流。这一层叫做 粘性底层 或 层流底层 。 在粘性底层，粘性应力占主导地位。 在紊流流核区，紊
2、动充分发展，由流体微团的脉动流速引起各层流体之间的动量交换产生紊流附加切应力（或称雷诺应力） 占主导地位。鉴于壁面切应力的重要性，定义壁面切应力与密度之比的开方为摩阻流速。 粘性底层 的实际厚度粘性底层摩阻流速水力光滑和粗糙圆管流动间的过渡区。粗糙高度已进入流速分布的对数区，连续的粘性底层已经不存在，为水力粗糙圆管流动。粗糙高度小于粘性底层厚度，为水力光滑圆管流动。EXIT五 . 流道壁面的类型 粗糙高度 ks为表征管壁粗糙程度的特征长度。EXIT光滑圆管紊流断面流速分布管轴紊流区过渡区粘性底层y x粗糙圆管流动速度分布六 . 紊流流速分布过渡粗糙区 1.530.6r0 /ks60126252
3、5073.0 6.00.2 5.04.00.40.60.81.0粗糙区过渡区光滑管层流区EXIT圆管流动沿程水头损失系数的 尼古拉兹试验曲线一 . 尼古拉兹实验55 紊流的沿程损失莫迪图层流层流区过渡区粗糙区过渡粗糙区光滑管ks/dEXIT1775年谢才总结明渠均匀流动的情况，给出计算均匀流动的经验公式三 .明渠流动的 沿程水头损失系数谢才公式谢才系数 明渠均匀流的水力坡度即为水面线坡度C水力半径 RJEXIT明渠流动沿程水头损失的表达、估算都用水力半径 R . 沿程水头损失系数 与 Re 和 ks/R 的关系由系列试验研究给出，以供使用。一般规律与圆管基本相同。明渠流动沿程水头损失谢才公式EXIT谢才（ A.Chezy ，1718 1798， 法国）谢才建立了明渠流量经验公式
