[工學(xué)]流體力學(xué)劉鶴年第六章-免費(fèi)閱讀
【正文】 如在集中供熱、原油輸送及空調(diào)水輸配中加入聚合物添加劑 。 四、各種局部阻力之間的相互干擾 例 如圖所示流速由 v1變?yōu)?v2的突然擴(kuò)大管中，如果中間加一中等粗細(xì)管段使形成兩次突然擴(kuò)大，略去局部阻力的相互干擾，即用疊加方法。其局部水頭損失系數(shù)決定于收縮面積比 A2/A1，其值按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，與收縮斷面平均速度 v2相對(duì)應(yīng) 特例： ζs=—— 管道的入口損失系數(shù) 自學(xué) 其它局部系數(shù)計(jì)算 （ 1）漸擴(kuò)管 ? ? gvnh f 2112s i n8212 ?????? ????gvnkh ex 211 212?????? ??當(dāng) α≤20176。 兩側(cè)壁 G 、 F 壓強(qiáng)不變。 造成局部水頭損失的部件和設(shè)備稱(chēng)為局部阻礙 損失產(chǎn)生的原因 ： （ 1）當(dāng)固體邊壁發(fā)生突變時(shí)，流體由于存在慣性，不 能隨邊壁發(fā)生突變，故在主流與邊壁之間形成大 量的旋渦，加劇紊流的脈動(dòng)，這是引起損失的主 要原因。見(jiàn)表 63。 工業(yè)管路粒徑不等，故常用 當(dāng)量粗糙度 △ 表示。 （ 2）普朗特動(dòng)量傳遞理論 （紊流速度對(duì)數(shù)表達(dá)式）； （ 1）尼古拉茲實(shí)驗(yàn)資料： 二、人工粗糙管路 λ和 v計(jì)算 公式推導(dǎo)依據(jù)： 紊流光滑區(qū) 紊流粗糙管區(qū) ??d7321 .lg?51221.lg??eR?紊流光滑管向紊流粗糙管過(guò)渡區(qū)： 因人工管路與工業(yè)管路在此區(qū)存在較大 差異，研究此區(qū)無(wú)實(shí)際意義，故在此不做介紹。 1 計(jì)算： 2 做 Re～ λ ～ △ /d曲線（如圖） 實(shí)驗(yàn)分析 （據(jù) λ的變化特征分為五個(gè)區(qū)）： （ 1）層流區(qū)（ Ⅰ 區(qū) ）： ab線， lgRe ,Re 2300， λ=f(Re ) （ 2）層流 →紊流過(guò)渡區(qū)（ Ⅱ 區(qū) ） bc線， lgRe 2300 Re 4000 ， λ=f(Re ) 此區(qū)極窄，無(wú)實(shí)際意義。 （ 2）相對(duì)粗糙度 —— 絕對(duì)粗糙度與過(guò)流斷面上某一特性 幾何尺寸的比值。 （ 1）粘性底層的厚度： ? ? e R d 8 . 32 0 ? ? ? v 6 . 11 * 0 ? 粘性底層邊界上的點(diǎn)，其速度既滿足粘性底層速度分布又滿足紊流核心流速分布。 粘滯切應(yīng)力，由速度梯度產(chǎn)生。 （ 1）設(shè)某點(diǎn)的瞬時(shí)流速為 ux（以 x 方向?yàn)槔? ppp ???瞬時(shí)壓強(qiáng)： 瞬時(shí)流速： xxx uuu ????? T xx dtuTu 01時(shí)均流速： 常用紊流度 N來(lái)表示紊動(dòng)的程度 xzyxuuuuN)( 39。紊流運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，到目前尚處于半經(jīng)驗(yàn)階段，此處只介紹與流動(dòng)阻力損失有關(guān)的理論。對(duì)于層流： β =4/3；紊流： β =~，計(jì)算值一般取 。 gJR v ? ? ? ? 0 * v*—— 動(dòng)力速度、 阻力速度、剪切速度。 ? — 濕周 ,為過(guò)流斷面與固體邊壁相接觸的周界。 （ 2）流態(tài)的劃分： vcr v vcr‘ v vcr v vcr‘ 層流； 紊流； 可為層流也可為湍流，保持原有流態(tài)。 兩者不相互干擾時(shí) hw = ∑hf + ∑ hj 注：沿程水頭損失均勻分布在整個(gè)流段上，與流段的長(zhǎng)度成正比。 流動(dòng)阻力及其分類(lèi)： 由于流體存在粘性（ 內(nèi) 因 ）及由固體邊壁 發(fā)生變化（ 外因 ）所產(chǎn)生的阻礙流體運(yùn)動(dòng)的力。 6— 3 沿程水頭損失與剪應(yīng)力的關(guān)系 167。 6— 4 圓管中的層流運(yùn)動(dòng) 167。 167。 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(zhǎng)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(duì)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(guò)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。 （ 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(cè)得多組 hf 與 v 的值，得到 v ～ hf 的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，在對(duì)數(shù)紙上 點(diǎn)繪出 v ～ hf 關(guān)系曲線 . 如圖所示。 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(zhǎng)度，相應(yīng)的臨界雷諾數(shù) 575??? ?vRR Rec 例：某段自來(lái)水管， d=100mm， v=。 圓管過(guò)流斷面上切應(yīng)力分布規(guī)律： 表明有壓圓管均勻流過(guò)流斷面上切應(yīng)力呈直線分布。 α—— 動(dòng)能修正系數(shù)。
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