[工學(xué)]流體力學(xué)劉鶴年第六章-全文預(yù)覽
【正文】 進(jìn)一步加 劇。另外旋渦區(qū)的渦體不斷被帶向下游，又 加劇了下游一定范圍內(nèi)的能量損失，而旋渦區(qū)不 斷產(chǎn)生新的渦體，其能量來自主流，從而又不斷 消耗主流的能量。因大多數(shù)的流動(dòng)為 紊流 ，故在此只研究紊流時(shí)的局部損失計(jì)算。 R — 水力半徑，單位為 m。 250110 .)(.d???該式為 粗糙區(qū)公式 ，由于形式簡單，計(jì)算方便，工程界經(jīng)常采用。 常用工業(yè)管道的當(dāng)量絕對粗循度見表。但工業(yè)管道沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律仍然相同，只需在計(jì)算中引入“當(dāng)量粗糙度”的概念，把工業(yè)管道的絕對粗糙度折算成入工均勻絕對粗糙度后再按上式計(jì)算。 另：由于層流 →紊流過渡區(qū) （ Ⅱ 區(qū)）極窄，無實(shí)際 意義，故不作研究。 （ 5）紊流粗糙管區(qū)、阻力平方區(qū)（ Ⅴ 區(qū) ）： λ=f(△ /d ) ef右側(cè)水平的直線簇，不同的相對粗糙管的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分別落在不同的的水平直線上。 （ 3）紊流光滑管區(qū)（ Ⅲ 區(qū) ）： cd線， lgRe ， Re 4000， λ=f(Re ) （ 4）紊流光滑管 →紊流粗糙管過度區(qū)（ Ⅳ 區(qū)）： λ=f(Re ， △ /d ) cd， ef之間的曲線旋，不同的相對粗糙管的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布落在不同的曲線上。 用砂粒的突出高度△（砂粒直徑）表示壁面的絕對粗糙。 △ 層流沿程阻力系數(shù) λ只是 Re的函數(shù)，紊流中沿程阻力系數(shù)除和流動(dòng)狀況 (Re)有關(guān)外，由于壁面粗糙是對流動(dòng)的一種擾動(dòng)，因此壁面粗糙是影響沿程阻力系數(shù)的另一個(gè)重要因素。 6— 6 紊流的沿程水頭損失 任務(wù)： 確定紊流流動(dòng)中 λ的值。 表明： v大時(shí)， Re大， δ0小。 Re數(shù)較小時(shí)， 占主導(dǎo)地位 Re數(shù)很大時(shí)， 12 ?? ??1?四、粘性底層 粘性底層：圓管作紊流運(yùn)動(dòng)時(shí)，靠近管壁處存在著一薄層，該層內(nèi)流速梯度較大，粘性影響不可忽略，紊流附加切應(yīng)力可以忽略，速度近似呈線性分布， 這一薄層就稱為粘性底層。 紊流切應(yīng)力表達(dá)式： y x x u u 39。 （ 2）由于存在脈動(dòng)現(xiàn)象，故紊流與層流相比，其速度分 布、溫度分布、懸浮物分布都更趨平均化。39。 脈動(dòng) —— 流體的運(yùn)動(dòng)要素在某段時(shí)間內(nèi)以一定值為中 心，隨時(shí)間不斷改變的現(xiàn)象，稱脈動(dòng)。 167。 在圓管 層流 中， λ只與 Re有關(guān)。 α—— 動(dòng)能修正系數(shù)。與管壁接觸的一層速度為零，管軸線上速度最大，整個(gè)管流如同無數(shù)薄壁圓筒一個(gè)套著一個(gè)滑動(dòng)。 圓管過流斷面上切應(yīng)力分布規(guī)律： 表明有壓圓管均勻流過流斷面上切應(yīng)力呈直線分布。 6— 3 沿程水頭損失與剪應(yīng)力的關(guān)系 本節(jié)只對簡單均勻流作分析，找出 hf 與 τ 的關(guān)系。 x = b +2h R= A x 非圓管： ? ?? ?? ?? ??? Lv?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?dnduAam??粘性力慣性力 ? ?? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ?LvLLvL223??? ? ?Re?慣性力與粘性力作用之比 —— 判斷流態(tài) 圓滿管流（如圖右） 441 2dddR ????以水力半徑 R為特征長度，相應(yīng)的臨界雷諾數(shù) 575??? ?vRR Rec 例：某段自來水管， d=100mm， v=。 二、流態(tài)的判別標(biāo)準(zhǔn) ? d v R cr ecr ? 臨界雷諾數(shù) Recr 下臨界雷諾數(shù) ? dvR crecr ? = 2 000 ~ 2300 圓管： 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 上臨界流速 vcr‘不穩(wěn)定，受起始擾動(dòng)的影響很大；下臨界流速 vcr穩(wěn)定，不受起始擾動(dòng)的影響。 （ 3） 流速 v 與沿程損失 hf 的關(guān)系 ： lg vcr‘ lg v lg hf lg vcr A B D C E 在雷諾實(shí)驗(yàn)中， 測得多組 hf 與 v 的值，得到 v ～ hf 的對應(yīng)關(guān) 系，在對數(shù)紙上 點(diǎn)繪出 v ～ hf 關(guān)系曲線 . 如圖所示。 觀測現(xiàn)象，并測出相應(yīng)的數(shù)值（ v、 hf ）。 jcjbjaf c df b cf a bjfw hhhhhhhhh ???????? ???? ?? jfw pppww ghp ??總水頭損失： ff ghp ?? jj ghp ??壓強(qiáng)損失： 二、水頭損失的計(jì)算公式 —— 沿程損失 (長度損失、摩擦損失 ) gvdlhf 22?? ???????? ?22vdlpf ??達(dá)西 魏斯巴赫公式 λ —— 沿程阻力系數(shù) d —— 管徑 v —— 斷面平均流速 g —— 重力加速度 —— 局部損失 gvhj 22??ζ —— 局部阻力系數(shù) v —— ζ 對應(yīng)的斷面平均速度 ???????? ?22vp j ??（ 2）紊流 —— 流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)過程中發(fā)生相互混摻， 流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡與其流向不平行。 在邊壁沿程急劇變化，流速分布發(fā)生變化的局部區(qū)段上（如管道入口、異徑管、彎管、三通、閥門等），集中產(chǎn)生的流動(dòng)阻力。 167。 6— 8 邊界層概念與繞流阻力 主要內(nèi)容 學(xué)習(xí)重點(diǎn)： ?掌握兩種流體運(yùn)動(dòng)型態(tài)，及沿程損失、 局部損失的計(jì)算方法，此部分應(yīng)做到深 刻理解，熟練運(yùn)用； ?熟悉圓管層流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、 紊流特征、 紊流時(shí)均化概念； ?理解沿程損失及局部損失的成因。 6— 4 圓管中的層流運(yùn)動(dòng) 167。第 六 章 流動(dòng)阻力 和水頭損失 第六章 流動(dòng)阻力和水頭損失 167。 6— 3 沿程水頭損失與剪應(yīng)力的關(guān)系 167。 6— 7 局部水頭損失 167。 流動(dòng)阻力及
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