管内流动和水力计算液体出流

《管内流动和水力计算液体出流》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章管内流动和水力计算液体出流主要内容液体在管道内的流动状态、速度分布、能量损失和各类管流的水力计算及液体出流第一节管内流动的能量损失理想流体黏性流体黏性流体切向应力机械能损耗能量损失能量损失沿程能量损失局部能量损失第一节管内流动的能量损失一、沿程能量损失发生在缓变流整个流程中的能量损失，是由于流体的黏滞力造成的损失。λ为沿程损失系数,与Re,d,ε有关的量第一节管内流动的能量损失二、局部能量损失发生在流动状态急剧变化的急变流中的能量损失，是在管件附近的局部范围内主要由于流体微团的碰撞、流体中产生

2、的旋涡等造成的损失。ζ为局部损失系数第一节管内流动的能量损失三、总能量损失第二节黏性流体的两种流动状态1、雷诺实验laminarturbulent实验目的：观察粘性流体的流动状态。实验装置：水箱，染色水，玻璃管，阀门；很干净，扰动小。层流（laminarflow）：流速较低，红墨水迹线平稳。水质点沿轴向分层平稳流动。不稳定流动：红墨水迹线波动。水质点不稳定，有轴向和垂向的分速度。湍流(turbulentflow)：流速超过某值时，红墨水迹线破裂。各层流体质点相互掺混，出现不规则、随机脉动速度。实验表

3、明：粘性流动存在两种流动状态——层流和湍流。2、Reynolds数（non-dimensionalnumber）Reynolds数的物理意义：惯性使扰动放大，导致湍流，粘性抑制扰动使流动保持稳定。当时，流动趋于理想流体运动。临界Reynoldsnumber——流动状态发生转捩对应的Renumber。（层流）（湍流）不是一个确定的常数，它与水流扰动等实验条件有关。扰动大低；扰动小高。它的下限约2300，上限会高达13800。3、沿程损失与流动状态的关系ab段层流ef段湍流be段临界状态结论：流态不同，

4、沿程损失规律不同例题水在内径d=100mm的管中流动，流速为v=0.5m/s，水的运动黏度ν=1×10-6m2/s。试问水的流动状态？若管中液体是油，流速不变，但运动黏度ν=31×10-6m2/s。问油的流动状态？第三节管道进口段黏性流体的流动层流进口段长度：湍流进口段长度：第四节圆管中流体的层流流动又所以1.管道内切应力分布2.断面流速分布牛顿内摩擦定律又积分——旋转抛物面第四节圆管中流体的层流流动平均速度为最大速度的一半3.沿程损失系数又比较注意：沿程损失系数仅与雷诺数有关。第四节圆管中流体的层

5、流流动第五节黏性流体的紊流流动紊流（随机的旋涡运动）：由许许多多不同尺度的旋涡运动叠加而成。运动过程中，大尺度的旋涡分裂成小涡，而小涡则由于粘性耗损逐渐消失，其所带的能量转化为热能，整个流动是旋涡不断产生——分裂——消灭的过程。一、紊流（湍流）流动除分子碰撞外，流体微团脉动掺混。从而产生了湍流扩散、湍流摩阻和湍流热传导，它们的强度比分子运动引起的扩散、摩阻和热传导大得多。速度剖面变得丰满，压力降几乎与平均速度的平方成正比。第五节黏性流体的紊流流动湍流的随机性或脉动性——湍流的基本特征。物理意义:以代

6、替v时保持相同的流量。T：是比湍流脉动周期长得多的时间间隔。湍流场可看成是统计平均场和随机脉动场的叠加，即每一点的瞬时物理量看成是平均值和脉动值之和。vot0TDtt时均值定义：几何意义:v~t曲线和t轴所围面积的平均高度，瞬时速度平均速度脉动速度二、混合长度理论第五节黏性流体的紊流流动基本思想：把湍流中微团的脉动与气体分子的运动相比拟。yxy1vv+δvv-δvl'l'v'δAo层流：湍流：（微团脉动）（分子运动）湍流粘性系数涡粘性系数平面平行定常湍流的摩擦剪应力：脉动切向应力脉动切向应力与混合长

7、度和时均速度梯度乘积成正比.μt不是流体的属性,决定于流体的密度、时均速度梯度和混合长度三、圆管中紊流的速度分布第五节黏性流体的紊流流动湍流核心区过渡区黏性底层——普朗特-卡门对数分布规律δ为黏性底层厚度，对湍流流动能量损失以及流体与壁面换热有重要影响。δ随Re的改变而变化。第五节黏性流体的紊流流动四、水力光滑与水力粗糙eded(a)(b)ε——管壁的绝对粗糙度ε/d——相对粗糙度“水力光滑管”：“水力粗糙管”：第六章管内流动和水力计算液体出流管内流动能量损失沿程能量损失局部能量损失λ=f(Re,d

8、,ε)层流湍流水力光滑管水力粗糙管第六节沿程损失的实验研究尼古拉兹实验例题已知通过直径d＝２００mm，长l＝３００m，绝对粗糙度ε＝０.４mm的铸铁管道的油的体积流量qv＝１０００m３／h，运动黏度ν＝２.５×１０-６m２／s．试求单位重量流体的能量损失hf。莫迪图例题１５℃的水流过一直径d＝３００mm的铆接钢管，已知绝对粗糙度ε＝３mm，在长l＝３００m的管道上水头损失hf＝６m，试求水的流量第七节　非圆形管道沿程损失的计算水力半径圆管当量直径hb过水截面湿周充满流