《管路损失计算》PPT课件

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1、第五章管流损失和水力计算§5.0粘性流体总流的伯努利方程重力场中一维绝能定常流动积分式的能量方程对不可压缩流体总流定常流动§5.0粘性流体总流的伯努利方程位势能+压强势能在缓变流截面上流束内流线的夹角很小流线的曲率半径很大近乎平行直线的流动§5.0粘性流体总流的伯努利方程动能：用平均速度计算的的动能实际动能总流的动能修正系数§5.0粘性流体总流的伯努利方程由截面A1至截面A2平均单位重力流体的内能增量为切向摩擦力做功流体机械能减少内能增加转化为热内能：适用于重力作用下的不可压缩粘性流体定常流动任意二缓变

2、流截面，而且不必顾及在该二缓变流之间有无急变流存在。不可压缩粘性流体总流的伯努利方程§5.1管内流动能量损失流体有粘性壁面处粘附v=0沿截面的速度变化流动的垂直方向上速度梯度流层之间切向应力阻力克服阻力消耗机械能主流速度转化为热能§5.1管内流动能量损失§5.1管内流动能量损失沿程能量损失局部能量损失粘性流体在通道中流动时的能量损失§5.1管内流动能量损失一、沿程能量损失简称沿程损失，是发生在缓变流整个流程中的能量损失，是由流体的粘滞力造成的损失。达西-魏斯巴赫公式沿程损失系数§5.1管内流动能量损失影响

3、沿程损失因素流动状态：层流、紊流流速管道的长度、内径管壁粗糙程度流体的粘度§5.1管内流动能量损失二、局部能量损失简称局部损失，是发生在流动状态急剧变化的急变流中的能量损失。是主要由流体微团的碰撞、流体中的涡流等造成的损失。局部损失系数由实验确定§5.1管内流动能量损失整个管道的能量损失变径管局部损失发生位置弯头阀门渐缩渐扩突缩突扩…§5.1管内流动能量损失§5.2粘性流体的两种流动状态1883年英国科学家雷诺经过实验研究发现，在粘性流体中存在着两种截然不同的流态，并给出了判定层流和紊流两种流态的准则。§

4、5.2粘性流体的两种流动状态雷诺实验整个流场呈一簇相互平行的流线，这种流动状态称为层流§5.2粘性流体的两种流动状态雷诺实验流束开始振荡，处于不稳定状态—过渡过程§5.2粘性流体的两种流动状态雷诺实验流体质点做复杂无规则的运动，这种流动状态称为紊流§5.2粘性流体的两种流动状态雷诺实验§5.2粘性流体的两种流动状态雷诺实验§5.2粘性流体的两种流动状态粘性流体流动状态层流紊流不定（下临界速度）（上临界速度）层流过渡段紊流分层有规律；流体质点的轨迹线光滑而稳定；各液层间互不相混。流体质点的运动轨迹极不规则；

5、各流层质点相互掺混；彼此进行着激烈的动量变换。从层流到紊流的转变阶段层流和紊流的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。在紊流流动中存在随机变化的脉动量，而在层流流动中则没有。§5.2粘性流体的两种流动状态沿程损失与流动状态有关，因此，要计算各种流体管道的沿程损失，必须先判别流体的流动状态。§5.2粘性流体的两种流动状态对于直径为d的圆截面管道流体通道（或绕流的物体）的特征尺寸临界流速与流体黏度、密度及流道线性尺寸相关。§5.2粘性流体的两种流动状态工程上层流紊流层、紊实验发现，不论流体的性质和管

6、径如何变化紊上临界雷诺数在工程上没有实用意义§5.3流道入口段中的流动时时时§5.4圆管中流体的层流流动通过倾斜角为的圆截面直管道的不可压黏性流体的定常层流流动。研究对象：半径为r、长度为l的圆柱体受力分析：端面压力：侧面粘滞力：重力：§5.4圆管中流体的层流流动粘性流体在圆管中作层流流动时，同一截面上的切向应力的大小与半径成正比。列平衡方程：§5.4圆管中流体的层流流动粘性流体在圆管中作层流流动时，流速的分布规律为旋转抛物面。§5.4圆管中流体的层流流动在管轴上的最大流速为平均流速等于最大流速的一半

7、圆管中的流量对于水平放置的圆管哈根—泊肃叶公式§5.4圆管中流体的层流流动单位重力流体的压强降单位体积流体的压强降层流流动的沿程损失与平均流速的一次方成正比，沿程损失系数仅与雷诺数Re有关，而与管道壁面粗糙与否无关。在圆管中粘性流体做层流流动时的实际动能等于平均流速计算的动能的一倍。§5.4圆管中流体的层流流动§5.5圆管中流体的紊流流动一、紊流流动时均速度和脉动速度紊流时，流体质点做复杂的无规律的运动一个质点有非常复杂的轨迹不同瞬时通过空间同一点的粒子轨迹是在不断变化的紊流流动实质上是非定常流动。§5.

8、5.1紊流流动时均速度和脉动速度测量时均速度:在时间间隔Δt内轴向速度的平均值脉动速度：瞬时速度与时均速度之差其时均值为零§5.5.1紊流流动时均速度和脉动速度问题将极其复杂从工程应用的角度看关心流体主流的速度分布、压强分布以及能量损失，不关心每个流体质点如何运动。空间各点的时均速度不随时间改变的紊流流动也称为定常流动或准定常流动§5.5圆管中流体的紊流流动二、紊流中的切向应力普朗特混合长度紊流中的切向应力相对滑移引起的摩擦切