流動阻力和能量損失山科(已修改)
2025-05-11 13:48 本頁面
【正文】 ? 應用實際流體恒定總流能量方程解決工程實際問題的關鍵是定量地確定水頭損失 ， 即單位重量流體的能量損失 。 ? 管道流動的水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失 。 均勻流中流體和管壁間的切應力沿程不變 ， 稱為沿程阻力 ， 為克服沿程阻力所產(chǎn)生的水頭損失稱為沿程水頭損失；在管道邊界的突變處 ， 流體集中損失的水頭稱為局部水頭損失 。 EXIT 第五章 黏性流體流動及阻力 ? 能量損失的大小與流動型態(tài)有密切的關系 。由于粘性的影響 ， 實際流體的流動會呈現(xiàn)出兩種不同的型態(tài) — 層流和紊流 ， 它們的流場結構和動力特性區(qū)別很大 ， 必須加以判別 ， 分別研究 。 ? 討論層流和紊流流態(tài)下 ， 恒定總流能量損失的變化規(guī)律與計算方法 。 EXIT 167。 5— 1 流動阻力的分類 167。 5— 2 黏性流體的兩種流動狀態(tài) 167。 5— 3 圓管中的層流運動 EXIT 第五章 黏性流體流動及阻力 167。 5— 4 圓管中的紊流運動 水平基準線 測壓管水頭線 總水頭線 o o zgp?gv22?wh兩大類流動能量損失 : 一、沿程能量損失 發(fā)生在緩變流整個流程中的能量損失，由流體的 粘滯力 造成的損失。 gvdlh f 22??fh —— 單位重力流體的沿程能量損失 ? —— 沿程損失系數(shù) l —— 管道長度 d —— 管道內(nèi)徑 gv22 —— 單位重力流體的動壓頭（速度水頭）。 167。 流動阻力的分類 二、局部能量損失 發(fā)生在流動狀態(tài)急劇變化的急變流中的能量損失，即在管件附近的局部范圍內(nèi)主要由流體微團的碰撞、流體中產(chǎn)生的漩渦等造成的損失。 gvhj 22??jh—— 單位重力流體的局部能量損失。 gv22 —— 單位重力流體的動壓頭（速度水頭）。 ? —— 局部損失系數(shù) 三、總能量損失 整個管道的能量損失是分段計算出的能量損失的疊加。 wh—— 總能量損失。 ? ??? jfw hhhEXIT 雷諾（ ，1842－ 1912，愛爾蘭 ） 雷諾發(fā)現(xiàn)了兩種流動狀態(tài) 黏性流體的兩種流動狀態(tài) 1. 雷諾實驗 1）實驗裝置 流體的阻力特性直接影響到流體流動時的能量損失 。 1883 年 ， 雷諾 (Osborne Reynolds)通過大量實驗 ，發(fā)現(xiàn)流體在管道中流動時有著兩種不同的流動狀態(tài) （ 層流與湍流 ） ， 其阻力特性也不相同 。 這種現(xiàn)象可用右所示的雷諾實驗裝置觀測出來 。 2）實驗現(xiàn)象 ? 當水平管中流體流速較小時 ， 色液呈一條鮮明的細流 （ 線 ） ，質(zhì)點做直線運動 ， 流體質(zhì)點無橫向脈動 ， 質(zhì)點互不混雜 ， 層次分明 ， 具有非常平穩(wěn)的流動狀態(tài) ， 稱為 層流 （ Laminar flow） 。 ? 當管中流速增大到某定值時 ， 染色線開始彎曲顫動 ， 質(zhì)點做曲線運動 ， 管內(nèi)流動不再保持穩(wěn)定 ， 不僅有橫向脈動速度 ， 而且縱向速度脈動 ， 稱為 過渡狀態(tài) 流動 （ Transition regime, buffer state） ， 這是一種不穩(wěn)定的流動狀態(tài) 。 ? 繼續(xù)增大流速 ， 色液不連續(xù) ， 向四周紊亂擴散 ， 質(zhì)點做無規(guī)則運動 ， 流體質(zhì)點在軸 （ 橫 ） 向和縱向均有不規(guī)則的隨機脈動速度 ， 色液不再保持完整形狀 ， 而是破裂成雜亂無章 、 瞬息變化的狀態(tài) ， 稱為紊流或 湍流 （ Turbulent flow, turbulence） 。 ?上臨界流速 (Higher critical velocity)：由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r的
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