流動(dòng)阻力和能量損失山科(已修改)
2025-05-11 13:48 本頁(yè)面
【正文】 ? 應(yīng)用實(shí)際流體恒定總流能量方程解決工程實(shí)際問(wèn)題的關(guān)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(dòng)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(yīng)力沿程不變 ， 稱(chēng)為沿程阻力 ， 為克服沿程阻力所產(chǎn)生的水頭損失稱(chēng)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(chēng)為局部水頭損失 。 EXIT 第五章 黏性流體流動(dòng)及阻力 ? 能量損失的大小與流動(dòng)型態(tài)有密切的關(guān)系 。由于粘性的影響 ， 實(shí)際流體的流動(dòng)會(huì)呈現(xiàn)出兩種不同的型態(tài) — 層流和紊流 ， 它們的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)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(jì)算方法 。 EXIT 167。 5— 1 流動(dòng)阻力的分類(lèi) 167。 5— 2 黏性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài) 167。 5— 3 圓管中的層流運(yùn)動(dòng) EXIT 第五章 黏性流體流動(dòng)及阻力 167。 5— 4 圓管中的紊流運(yùn)動(dòng) 水平基準(zhǔn)線(xiàn) 測(cè)壓管水頭線(xiàn) 總水頭線(xiàn) o o zgp?gv22?wh兩大類(lèi)流動(dòng)能量損失 : 一、沿程能量損失 發(fā)生在緩變流整個(gè)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(zhǎng)度 d —— 管道內(nèi)徑 gv22 —— 單位重力流體的動(dòng)壓頭（速度水頭）。 167。 流動(dòng)阻力的分類(lèi) 二、局部能量損失 發(fā)生在流動(dòng)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(tuán)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(dòng)壓頭（速度水頭）。 ? —— 局部損失系數(shù) 三、總能量損失 整個(gè)管道的能量損失是分段計(jì)算出的能量損失的疊加。 wh—— 總能量損失。 ? ??? jfw hhhEXIT 雷諾（ ，1842－ 1912，愛(ài)爾蘭 ） 雷諾發(fā)現(xiàn)了兩種流動(dòng)狀態(tài) 黏性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài) 1. 雷諾實(shí)驗(yàn) 1）實(shí)驗(yàn)裝置 流體的阻力特性直接影響到流體流動(dòng)時(shí)的能量損失 。 1883 年 ， 雷諾 (Osborne Reynolds)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn) ，發(fā)現(xiàn)流體在管道中流動(dòng)時(shí)有著兩種不同的流動(dòng)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(shí)驗(yàn)裝置觀(guān)測(cè)出來(lái) 。 2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ? 當(dāng)水平管中流體流速較小時(shí) ， 色液呈一條鮮明的細(xì)流 （ 線(xiàn) ） ，質(zhì)點(diǎn)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) ， 流體質(zhì)點(diǎn)無(wú)橫向脈動(dòng) ， 質(zhì)點(diǎn)互不混雜 ， 層次分明 ， 具有非常平穩(wěn)的流動(dòng)狀態(tài) ， 稱(chēng)為 層流 （ Laminar flow） 。 ? 當(dāng)管中流速增大到某定值時(shí) ， 染色線(xiàn)開(kāi)始彎曲顫動(dòng) ， 質(zhì)點(diǎn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) ， 管內(nèi)流動(dòng)不再保持穩(wěn)定 ， 不僅有橫向脈動(dòng)速度 ， 而且縱向速度脈動(dòng) ， 稱(chēng)為 過(guò)渡狀態(tài) 流動(dòng) （ Transition regime, buffer state） ， 這是一種不穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài) 。 ? 繼續(xù)增大流速 ， 色液不連續(xù) ， 向四周紊亂擴(kuò)散 ， 質(zhì)點(diǎn)做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) ， 流體質(zhì)點(diǎn)在軸 （ 橫 ） 向和縱向均有不規(guī)則的隨機(jī)脈動(dòng)速度 ， 色液不再保持完整形狀 ， 而是破裂成雜亂無(wú)章 、 瞬息變化的狀態(tài) ， 稱(chēng)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(shí)的
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