1、粘滞 性和惯性物理性质 固体边界 固壁对流动的 阻滞 和 扰动产生水流阻力损耗机械能 hw水头损失的物理概念及其分类产生损失的内因,决定因素产生损失的外因水头损失: 单位重量的液体自一断面流至另一断面所损失的机械能。4-1沿程水头损失和局部水头损失流体在渠道、管道中流动时,由于边界条件不同以及水流本身沿流程变化特性不同,能量损失表现形式也不同。通常将水头损失分为两种:沿程水头损失与局部水头损失。沿程水头损失: 水头损失沿程都有,并且大小与液流经过的管段长度成正比。 以 hf表示。 在长直、断面沿流程不变或变化很缓慢的管道、渠道中流动的水流,其水头损失主要表现为沿程水头损失 .由液层间摩擦作用而
2、引起的。损失的大小与流体的流动状态(层流或紊流)有密切关系。 局部水头损失: 局部区域内由于水流边界条件发生变化所产生的能量损失。常用 hj表示。在管道系统中装有阀门、弯管、变截面管等局部装置。流体流经这些局部装置时流速将重新分布,流体质点之间及与局部装置之间发生碰撞、产生漩涡,使流体的流动受到阻碍,由于这种阻碍是发生在局部的急变流动区段,所以称为局部阻力。流体为克服局部阻力所损失的能量,称为局部损失。边界的形状或大小改变,液流内部结构就要急剧调整,流速分布进行改组流线发生弯曲并产生旋涡,在这些局部地区就有局部水头损失。常见的发生局部水头损失区域式中: 代表该流段中各分段的沿程水头损失的总和;
3、液流的总水头损失 hw代表该流段中各种局部水头损失的总和。hf1 hj渐扩 hf2 hf3 hj缩 hf4hj弯hf5hf6hj阀hw hf1 hf2 hf3 hf4 hf5 + hf6hj进口 hj渐扩 hj收缩 hj转弯 hj阀门 4-2 液体运动的两种型态一、雷诺试验雷诺试验 揭示了水流运动具有层流与紊流两种流态。当流速较小时,各流层的液体质点是有条不紊地运动,互不混杂,这种型态的流动叫做层流。当流速较大,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中,互相混掺,这种型态的流动叫做紊流。水流由层流转化为紊流时的流速称为上临界流速,用 Vc 来表示。 水流从紊流转变为层流的流速称为下临界流速,用 Vc来表示。 实验证实: Vc Vc。当液体流速 V Vc 时,液体属于紊流;当液体流速 V Vc时,液体属于层流;当 Vc V Vc时,可以是层流也可以是紊流,液流形态是不稳定的。例如原来是层流,但在噪声、机械振动、固体表面粗糙度的影响下,可变为紊流。