工程流体力学 上册 问题导向型 教学课件 作者 丁祖荣 工流C1－2.ppt

《工程流体力学 上册 问题导向型 教学课件 作者 丁祖荣 工流C1－2.ppt》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、C1圆管流动与混合长度理论（续）C1.5圆管流动局部损失局部损失:出入口、管截面变化部位、两管段连接件和阀门等局部部件引起的能量损失。1、入口管与出口管原因:(1)截面变化使速度重新分布,(2)流体微团相互碰撞和增加摩擦,(3)二次流,(4)流动分离形成涡旋。局部水头损失表达式K为局部损失系数，一般由实验测定。除指定部位外V一般指入口管的平均速度。2．扩大管与缩小管3种入口管(第1种取决于r)管出口流入大储箱突然扩大管突然缩小管两种情况的速度水头均以小管速度计算。渐缩管局部损失系数很小。[例C1.5.1]突然扩大管计算解:取虚线控制体CV渐扩管:在θ=5°附近有极

2、小值,在附近极大值。已知突然扩大管，求。连续性方程动量方程压差为由以上3式联立可得突然扩大阻力系数解析式伯努利方程3、弯管设导流片可削弱二次流，避免流动分离，使损失大大减小。4．分叉管K与弯转角、中心线曲率半径与管直径之比及雷诺数有关。每条线存在一个最佳，使K值最小。分叉管有母管到支管的截面变化，也有弯管流动效应。分叉管的结构形式和流动方式也变化多端。4、阀门按结构分有闸阀、球阀和蝶阀三种。选定管1和管3之间的损失系数K13，流动方向是从管1向管3和管2。K13与角、平均流速比V3/V1及弯曲线曲率r/d都有关。表中可见K13随增加而增大，随V3/V1增加而增大，

3、随r/d的增加而减小。阀门局部损失与管道口径D和阀的开启度h/D有关。设阀门D=100mm时，三种阀门全开状态的K值比较为闸阀∶球阀∶蝶阀=0.1∶4.1∶0.16。闸阀的局部损失最低，球阀最高。闸阀球阀蝶阀工程上将接头、弯管、分叉管和阀门做成管件，通过发兰盘或螺纹与直管连接（前者比后者损失大）。C1.6管路的工程计算由直管和各种部件组成的管路系统简称为管路。C1.6.1管路工程计算简介简单管路：一根等截面管中间插入管件。复杂管路：多个简单管路通过各种连接方式组成的复杂系统。有4种常用形式：无管件的简单管路称为简单长管，只有沿程损失。串联管路并联管路枝状管路网状管

4、路(4)两节点间水头损失等于任意一条通路上所有沿程损失和局部损失之和二、管路水力计算的原则(1)质量守恒原则：每根简单管路；(2)水头唯一性原则：每一点只有一个水头值。(3)能量守恒原则：任两点总水头满足伯努利方程每一节点的净流量为零。对(2)(3)常用的方法：①将科尔布鲁克公式化为经验显式方程。三、管路计算方法(2)已知几何尺寸和水头损失求流量,用迭代法求解。③将管件化为等效圆管计算局部损失1．一般方法:3种类型：(1)已知几何尺寸和流量求水头损失，用阻力公式求。(3)已知流量和水头损失求管径,用迭代法求解。②用幂次型沿程阻力公式代替达西公式。C1.6.2管路的

5、工程计算式二者合并得海兰德近似公式上式与科尔布鲁克公式的误差在1.5%以内；不仅适用范围相同，渐近行为也相同。是较好的计算式。科尔布鲁克提出光滑管显式，海兰德完全粗糙区显式一．达西摩擦因子的工程计算式C为海曾－威廉斯系数，C及n,m由实验测定。二．幂次型沿程阻力系数的工程计算式工程上常用海曾－威廉斯公式对常温下的水管，幂次型沿程损失为对水管C与的关系为海曾－威廉斯公式与科尔布鲁克公式比较设新镀锌钢管，阻力曲线蓝线科尔布鲁克公式,绿线海曾－威廉斯公式。在交点附近精度好，其他部分精度较差。在范围内平均误差约为15％，在此范围外误差将增大。[例C1.6.3B]类型1:求

6、水头损失C1.6.3简单管路计算举例1.简单长管：用海兰德公式计算。2.包含局部损失的简单管路。已知系统如图，求(1)忽略全部损失(2)忽略局部损失(3)计全部损失的泵扬程H。解：伯努利方程设,因可得泵扬程(1)忽略全部损失，即。(2)忽略局部损失,即。查穆迪图得(3)计及全部损失讨论:(1)在全部管路损失中沿程损失占41%，局部损失占59%。(2)水泵的有效扬程至少应为。若忽略全部损失水泵扬程为，若忽略局部损失水泵扬程为。[例C1.6.3C]类型2：求流量已知，铁管中有球阀、闸阀，2个弯头。求流量。解:由伯努利方程可得未知速度。由沿程和局部阻力公式整理得与的关系

7、[例C1.6.3D]类型3：求管径（管路同上题）。Re数与的关系迭代法设可得,查穆迪图迭代，查得。已知，求。解：获得与关系式后用迭代法求解。雷诺数与粗糙度与d的关系式分别为2式合并整理得设，得。查穆迪图，由方程解得。[例C1.6.4A]串联管路举例将V代入上式可得C1.6.4串联与并联管路计算一.串联管路质量守恒水头损失已知三根串连管，，不计局部损失，求Q。.解：讨论:管均处于完全粗糙区，λ随Re数变化很小，迭代法计算收效很快。由，从穆迪图完全粗糙区中设。由上式可解得，再求速度和雷诺数查穆迪图与原设一致。可得流量二并联管路计算[例C1.6.4B]并联管路举例由ε/

8、d1=0.