水流阻力和水头损失2

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1、第四章水流阻力和水头损失4.1液流边界层及分离现象4.2水流阻力与水流能量损失的物理概念4.3水流内部能量的传递和转化4.4均匀沿程水头损失计算的一般表达式4.5沿程阻力系数和谢才系数的确定4.6局部水头损失的计算4.1液流边界层及分离现象一、液流边界层(Liquidboundarylayer)1904年，普朗特提出：两个区域：外部势流(Potentialflow)区：理想流体的无旋运动，固体边界很薄的区域：剪切层，流动有旋，实际流体很大，需考虑液体的粘滞性，边界层厚度很薄，定义：层流：理论分析与实验紊流：理论分析与实验二、边界层的分离现象

2、AC段，顺压区；CB段，逆压区，粘性力与压差力的双重作用，液体倒流。能量：ac段：压能转化为动能，一部分克服粘性切力所做的功，不产生回流。cb段：动能转化压力势能，克服粘性切力做的功，不足以维持达到b点，粘性是产生水头损失的根源。在分离点：返回4.2水流阻力与水流能量损失的物理概念一、作用于物体边界上的力——阻力系数——升力——物体在来流方向垂直的投影面积二、水头损失的物理概念、水头损失的分类——沿程水头损失(Frictionheadloss)边界对水流的摩擦阻力损失一部分机械能流层之间的相互摩擦力损失一部分机械能紊流、大小尺度不同的旋涡——

3、局部水头损失(Localheadloss)，边界层的分离产生旋涡要产生额外的水头损失，由于边界形状突然改变而产生的。返回4.4均匀沿程水头损失计算的一般表达式达西-魏斯巴哈公式：圆管：——沿程阻力系数1969年，谢才公式：c——谢才系数，以m计返回4.5沿程阻力系数(frictionvelocity)和谢才系数(Chézy’scoefficient)的确定1933年，尼古拉兹进行了试验。一、定性规律1.层流，与理论结果一致，实验点落在ab上。2.过渡区，实用意义不大。3.（a）实验点落在直线cd上，紊流光滑区，，的不同决定于离开此曲线早晚不同。

4、（b）实验点落在cd线与ef线之间，紊流过渡区，（c）实验点落在ef线右侧，紊流粗糙区，二、计算的经验公式1.紊流光滑区：尼古拉兹公式：布拉休斯公式：2.阻力平方区：3.过渡粗糙区：很复杂，人工粗糙管与自然粗糙管有所区别。柯列布鲁克公式：三、穆地图1938年，蔡克士大，矩形明渠中实验，规律与尼古拉兹相同。四、谢才系数的计算曼宁公式：n<0.02R<0.5mn——糙率巴甫洛夫斯基公式：返回4.6局部水头损失(Localheadloss)的计算——局部水头损失系数圆管突然扩大：由能量方程得：由动量方程得：由实验得：注意：查表时，v是针对哪个断面

5、的平均流速。返回