1、主要内容:流动阻力和水头损失分类流体运动的两种流态圆管 中的层流运动及其沿程水头损失的计算紊流 运动紊流的 沿程水 头损失绕流阻力及升力局部水头损失沿程损失与剪应力的关系粘滞性相对运动物理性质 固体边界 产生水流阻力损耗机械能 hw6.1 流动阻力及水头损失分类问题 :实际液体和理想液体有什么区别?产生水流阻力及水头损失的原因:水头损失 :单位重量的流体自某一过水断面流到另一过水断面所损失的机械能。水头损失的分类沿程 水头损失 hf某一流段的总水头损失:各 分段的沿程水头损失的总和各种局部水头损失的总和局部水头损失 hj( 1)水头损失的分类沿程 水头损失 hf: 流动边界沿程不变或变化缓慢时
2、,单位重量流体从一个断面流至另一个断面时的机械能损失,称为沿程水头损失。 局部水头损失 hj: 当流体运动时,由于局部边界形状和大小的改变、或存在局部障碍,流体产生漩涡,使得流体在局部范围内产生了较大的能量损失,这种能量损失称作局部水头损失。沿程水头损失随沿程长度增加而增加。从流动分类的角度来说, 沿程损失 可以理解为 均匀流和渐变流情况下的水头损失,而 局部损失 则可理解为 急变流 情况下的水头损失。理想液体流线实际液体流线流速分布 流速分布无损失 沿程损失沿程损失 局部损失 沿程损失常见的发生局部水头损失的情况在均匀流和渐变流段,因为沿程损失,导致流体的总机械能逐渐下降,因此总水头线为斜直
3、线。在急变流处,因为局部损失,导致流体的总机械能突然下降,因此总水头线有突变。实验研究发现,对圆管均匀流动,沿程水头损失与流速 v,水力半径 R,流体密度 ,流体的动力粘度 ,以及壁面粗糙度等因素有关。在 工程实际中,经常采用经验公式来计算水头损失。 达西公式称为 沿程阻力系数 。 运用达西公式计算不同流动情况下的水头损失时,关键就是如何确定 。对有压圆管流动,水力半径为 d/4,则有( 2)均匀流沿程水头损失的计算公式达西公式是计算沿程水头损失的通用公式,适用于任何流动型态的流动。6.2 流体运动的两种型态(流态)( 1)雷诺实验 流速较小时:流速增大到一定程度后:流速继续增大到一定程度后:雷诺 试验 揭示了水流运动具有两种流态。当流速较小时,各流层的流体质点是有条不紊地运动,互不掺混的,这种型态的流动叫做 层流 。当流速较大时,各流层的流体质点形成漩涡,在流动过程中,互相混掺,这种型态的流动叫做 紊流(湍流) 。紊流中流体质点的速度随时间无规则地随机变化。根据伯努利方程,对均匀流和渐变流,两过水断面的平均流速相等。因此,有可见:沿程损失即为两断面的测压管水头差。