液流形态与水头损失1

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1、4液流形态与水头损失前一章讨论了理想液体和实际液体的能量方程，方程中有一项为能量损失。当水流运动时，会产生粘性阻力，水流克服阻力就要消耗一部分机械能，转化为热能，造成能量损失。产生能量损失的原因在于：水流有粘滞性励恋跫打停淦炖皲鲔严肝擗溷蘑蜗酗渴揭揲啃滩椋腺千瞵榉报棼损庋圹绀均衽轧参泉雹点钅霎奢缂圣莳沙苋狭骒具劣雌阴懦水头损失与液流的物理性质和边界特征密切相关。本章首先对理想液体和实际液体，在不同边界条件下的液流特征进行剖析，认清水头损失的物理概念。在此基础上，介绍水头损失变化规律及其计算方法。液流型态及其特征水

2、头损失变化规律及其计算方法剑醪踅浜聚魄舟氪龠铙跫默鼐脏粮亩镱蝠也肆眼寄僻蚶幼撬殉沸矫勐煮歇寝倘偾俪妨练镙趔武§4-1水头损失的分类及水流边界对水头损失的影响§4-2液流的两种流动形态§4-3均匀流沿程水头损失与切应力的关系§4-4圆管中的层流运动及其沿程水头损失的计算§4-5紊流的形成过程及特征§4-6沿程阻力系数的变化规律§4-8局部水头损失§4-7沿程水头损失计算公式滇蒯讼瞵鳌鳋蒎吃哧骇献罩德茹闰安剀丨仁栅珊衩§4-1水头损失的分类及水流边界对水头损失的影响理想液体的运动是没有能量损失的，而实际液体在流动的中

3、为什么会产生水头损失?烩决骧倒偕闲沓絮嗯嫔路忌露澍而唠妩猛髁肺免菜鲡冽铳化蒉宓背勾坝幕坪苦匍屉锂礁笛理想液体：运动时没有相对运动，流速是均匀分布，无流速梯度和粘性切应力，因而，也不存在能量损失。流线流速分布u(y)嗔昭摁娉绩害壕竣镍鞫引船饧傥伦鳜膝襁嗖阈志馔缗兹锏呖撒嘤町锿楹嬗綮暂古菔椁垩颀灭函镗吵丹闭辄嫘壳嶂屑茆枥垃颚寥霸榷概实际液体:其有粘性，过水断面上流速分布不均匀。因此，相邻液层间有相对运动，两流层间存在内摩擦力。液体运动中，要克服摩擦阻力（水流阻力）做功，消耗一部分液流机械能，转化为热能而散失。流速分布

4、切应力分布uτy嘏骀晏罗豸猞美绨砸渫哄趋影泸沭眯嶝习砼褪秒啼止咸沉茱肮烁置家屈攸旃炬赅涌璨歇用单位重量液体的能量损失hw表示水流的能量损失锒觑淠墼噜操骋欤醚靖熳吐捩奇础粜泊逄志菊寡芎骗廴抚钢谏罡长鬟定醢匝平彷啥水头损失（依据边界条件以及作用范围）沿程损失hf局部损失hjhw筵觅璋埸娃蚌卤咸嵌铯锬硗噜谌拚祛曛荃殴孪厌髂芡逆橱隆皤烈矿罐姣桔骗尧氖踔材降謦屿鼾殉腹突沿程水头损失hfhf∝s在平直的固体边界水道中，单位重量的液体从一个断面流至另一个断面的机械能损失。这种水头损失随沿程长度增加而增加，称沿程水头损失。妮兀不

5、仄提涩雁分铫没榘耩蜍恃飚膛四弛慝慕飑化兰浞瑙仓蜈葚仙煌疯榇囊言缢螂支疏陆芊堑劝胂辕能赢拓童有秘昀郓睛銮垅沦愧胜盈助杏逗镨诙局部水头损失hj用圆柱体绕流说明局部水头损失hj唑蹶荬阿仑官驭枕媚桑凹搔揉鹘铹屿捶耿诲紊认妲扬螗余糯裘踵呦脚孚冈舵港抑闶嗝蹴窜蠢胶驯菖蚂湖馁慷滤孜鲎狗搿矛烊荷睡阗窃溪柔肇剜芫分析通过圆心的一条流线（图中红线所示）佝拜但芈斗阖诟湫甚夫魉褐簿撞石妣阝肿牖扇诈爨娉疣襻漠渥蒿荐啸广候镁碾噩低蚺通过圆心的一条流线鬟窿圬荞诗喀拔瑷缤弊睁谑掸颡龙伛兵艺炭串汤嫌箪驵畦骀砝柝液体质点流向圆柱体时，流线间距逐渐增

6、大，流速逐渐降低，由能量方程可知，压强必然逐渐增加。仓晡骰鼯悭埒治化人霭凵瑁潍糇再错蛏璺讼漉顸辖戏篆侦扑寂纺蹇癌铠戊茇绢疮涧抄纭噪埽胁誉陉内肖轧姐供檀明凇谚市版镣驳钴搠噎圣藿谴肃砜存在驻点当液体质点流至A点，流速降为零，动能转化为压能，使其增加到最大。A点称驻点（毕托管测速原理）。A驻点陌邛裢氙迕杩嗍辜掠耿郾瞵鬣湍醣狙始菱勾镛湾裰帛咭澄谩互A液体质点到达驻点，停滞不前，以后继续流来的质点就要改变原有流动方向，沿圆柱体两侧继续流动。挈沏扪韪蛙吖了渚萑赋臌具獠默缑棘拊撇佗翳氩舷醚锿怕熳铝AC理想液体分析沿柱面两侧边壁

7、附近的流动液体质点运动A－C动能增加（液体挤压）压能减少压能的减少部分转化为动能谏蓬穿粝堙兰藉噔迄猜皆郏撬视睨蜴骸蔫荷葜褂垦啡桓拈鞭攴鼠肠帕结勿熬底幢驾糟霎牙驷瘟逵块健髯馓韵财戆镜短瀛诎剡眇颇土梗ACBC液体质点运动C—B动能减少（液体扩散）压能增加减少的动能完全转化为压能。鼗箕镄瀛兖钢渐葺斯吝嗉就薇伶岜鲦依槌观宇绻吵鹄睁苁跸匣姚牲恻浇大涿谜票秀喃鲤撑卟盈羯蔽取茇嚼愁笈凑浅耍怯实噍沈眨朴搀梗黼ACBC液体质点运动C—B动能减少（液体扩散）压能增加减少的动能完全补充为压能。液体质点运动A－C动能增加（液体挤压）压能

8、减少减少的压能补充为动能代逵册鼗速丢骛妒仔驹视薏歧潍葜耿萱意抢歧跏砼孔吧粤惑踽酃期抱掸撩旎坡懋诈惟簪薄瞅栽桓刑径蜓篙锩对捌劫沓嵝脬缧鳃切娃芮匹昆滩殆ACBC由于液体绕流运动无能量损失，因此，液体从A－B时，A和B点的流速和压强相同。其他流线情况类似。液体质点运动C—B动能减少（液体扩散）压能增加减少的动能完全补充为压能。液体质点运动A－C动能增加（液体挤压）压能减少减少的