[工学]流动阻力和能量损失

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1、第四章流动阻力和能量损失§4—1沿程损失和局部损失§4—2层流与紊流、雷诺数§4—3圆管中的层流运动§4—4紊流运动的特征和紊流阻力§4—5尼古拉兹实验§4—6非圆管的沿程损失§4—7局部水头损失1、雷诺实验及雷诺数；2、层流与紊流的运动特征；3、层流与紊流的沿程水头损失系数的确定；4、圆管沿程水头损失和局部水头损失的计算。本章重点1、流体流动阻力和能量损失，2、雷诺实验及雷诺数；3、层流与紊流的判别；4、圆管沿程水头损失和局部水头损失的计算。本章难点§4—1沿程损失和局部损失p91产生流动阻力和能量

2、损失的根源：流体的粘性和紊动。水头损失的两种形式沿程水头损失局部水头损失第四章一、沿程阻力和沿程水头损失沿程阻力（FrictionalDrag）：当限制流动的固体边界使流体作均匀流动时，流动阻力只有沿程不变的切应力，该阻力称为沿程阻力。沿程水头损失（FrictionalHeadLoss）：由沿程阻力作功而引起的水头损失称为沿程水头损失。二、局部阻力和局部水头损失局部阻力（LocalResistance）：液流因固体边界急剧改变而引起速度分布的变化，从而产生的阻力称为局部阻力。局部水头损失（LocalH

3、eadLoss）：由局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失。第四章第四章三、特点局部阻力：主要是因为固体边界形状突然改变，从而引起水流内部结构遭受破坏，产生漩涡，以及在局部阻力之后，水流还要重新调整结构以适应新的均匀流条件所造成的。沿程阻力：主要显示为“摩擦阻力”的性质。第四章水头损失叠加原理：流段两截面间的水头损失为两截面间的所有沿程损失和所有局部损失的总和。或整个管路的水头损失等于各管段的沿程损失和局部损失的总和。四、水头损失的计算公式P92沿程水头损失:局部水头损失:用压强损失表示:λ—沿

4、程阻力系数；ζ—局部阻力系数；(4-1-1)(4-1-2)第四章1、水头损失有哪些类型？产生的原因和影响因素是否相同？否；粘性，固体边界形状2、你是否知道水头损失的计算公式？3、何谓沿程阻力？何谓局部阻力？请问第四章§4—2层流与紊流、雷诺数p92一、两种流态的运动特征英国学者雷诺在1883年用雷诺实验揭示了液体运动存在着两种不同的的型态，层流和紊流。水玻璃管1122实验装置第四章如图所示实验装置，先将容器装满液体，使液面保持稳定，将阀k1徐徐开启，液体自玻璃管中流出，再将红色液体的阀门k2打开，可以

5、看到在玻璃管中有一条细直而鲜明的带色流速，它不与透明液体混杂，如图（a）。（a）再将k1逐渐开大，玻璃管中流速逐渐增大，可发现红色液体开始摇摆，呈波状起伏，如图（b）。（b）（c）最后在流速达到某一定值时，红色流束便完全破裂，充满全管，这是液体质点作杂乱无章的运动，见图（c）。同一液体在同一管道中流动，当流速不同时，液体可有两种型态的运动，当流速较小时，各流层的液体质点是有条不紊的运动，互不混杂，即液体质点的流向仅有纵向流动而无横向的混杂，这种型态的流动叫层流。当流速较大时，各流层的液体质点作杂乱无章

6、，相互混渗的无规律的流动，即液体质点不仅有纵向运动，而且也有横向的运动。这种型态的运动叫紊流。实验表明：第四章当实验以相反的程序进行时，则观察到的现象就以相反的程序而重演，但在紊流变为层流时的流速数值要比层流变紊流时小。液体运动状态改变点的流速称为临界流速。层流加速变为紊流时称为上临界流速；紊流减速变层流时称为下临界流速。实验表明，上临界流速不固定；下临界流速却不变，以后所指的临界流速是下临界流速第四章1、层流层流（LaminarFlow），亦称片流：是指流体质点不相互混杂，流线作有条不紊的有序的、有

7、规则的流动。特点：（1）有序性水流呈层状流动，各层的质点互不混掺，质点作有序的直线运动。（2）粘性占主要作用，遵循牛顿内摩擦定律。（3）能量损失与流速的一次方成正比。（4）在流速较小且雷诺数Re较小时发生。第四章紊流（Turbulent），亦称湍流：是指局部速度、压力等力学量在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动。2、紊流特点：（1）无序性、随机性、有旋性、混合性。流体质点不再成层流动，而是呈现不规则紊动，流层间质点相互混掺，为无序的随机运动。（2）水头损失与流速的1.75~2次方成正比。（3）在流速

8、较大且雷诺数较大时发生。（4）紊流受粘性和紊动的共同作用。第四章在1-1、2-2断面处加接两根测压管，由能量方程，测压管的液面差就是1、2断面的沿程水头损失。通过调节流量就可以得到沿程水头损失与平均流速的关系曲线，如图4-3.P93水玻璃管1122实验装置第四章二、雷诺实验二、雷诺实验实验曲线分为三部分：（1）ab段：当vvk，时，流动只能是紊流，hfv1.75~2.0。（3）bc段：当vk