【正文】 收縮角 n=A2/A1—— 收縮面積比 ζ→ v1 2v??（ 3）彎管 二次流 → 螺旋運(yùn)動(dòng) 影響長(zhǎng)度 —— 50倍管徑 減小彎管轉(zhuǎn)角 θ、增大 R/d（曲率半徑與 管徑之比） ，減小二次流 前面所給出的局部損失系數(shù) ζ一般是指在局部阻礙前后都有足夠長(zhǎng)的管段，使流入和流出局部阻礙的流動(dòng)具有恢復(fù)均勻流正常流速分布與脈動(dòng)強(qiáng)度的條件下所測(cè)得的。 五、減小阻力的措施 減小阻力可節(jié)省能源，故減阻在節(jié)能上的意 義不可忽視。 ？ 答： 讓固體邊界接近于流線型。 如： 5 降低紊流粗糙區(qū)和過渡區(qū)的沿程阻力； 1 減小管壁粗糙度； 4 直角改為斜角等。當(dāng)兩局部阻礙較近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相互干擾，而相互干擾的結(jié)果則有可能使損失增大，也有可能使其減小。 1 1 2 2 公式推導(dǎo)的幾個(gè)假設(shè)條件： （ 1） α1=α2=β1=β2=1 .0 （ 2） 沿程損失忽略不計(jì)，即 : hf = 0 （ 3） 可近似地認(rèn)為過流斷面為漸變流過流斷面。 二次流使 局部損失 進(jìn)一步加 劇。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。 250110 .)(.d???該式為 粗糙區(qū)公式 ，由于形式簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，工程界經(jīng)常采用。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(duì)粗糙度折算成入工均勻絕對(duì)粗糙度后再按上式計(jì)算。 （ 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(duì)粗糙管的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分別落在不同的的水平直線上。 用砂粒的突出高度△（砂粒直徑）表示壁面的絕對(duì)粗糙。 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。 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。 （ 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。 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)。 在圓管 層流 中， λ只與 Re有關(guān)。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)。 6— 3 沿程水頭損失與剪應(yīng)力的關(guān)系 本節(jié)只對(duì)簡(jiǎn)單均勻流作分析，找出 hf 與 τ 的關(guān)系。 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。 觀測(cè)現(xiàn)象，并測(cè)出相應(yīng)的數(shù)值（ v、 hf ）。 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。 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。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— 7 局部水頭損失 167。 —— 由固體邊壁發(fā)生改變所產(chǎn)生的阻礙流體運(yùn)動(dòng)的力。 （ 1）層流 一、雷諾實(shí)驗(yàn)（ 1880 — 1883年） 實(shí)驗(yàn)裝置 ： Q hf 11 22顏色水K 2K 1Lh fαβBDCAEV K1 V K2Lg h fLgV實(shí)驗(yàn)方法： 使水流的速度分別 由小到大 由大到小 改變。 lg vcr‘ lg v lg hf lg vcr A B D C E 由于沿程 損失與流態(tài)有 關(guān)，故計(jì)算 hf 時(shí)， 應(yīng)先判斷流體的 流動(dòng)型態(tài)。 167。 6— 4 圓管中的層流運(yùn)動(dòng) 一、流動(dòng)特征 由于層流各流層質(zhì)點(diǎn)互不摻混，對(duì)于圓管來說，各層質(zhì)點(diǎn)沿平行管軸線方向運(yùn)動(dòng)。 而由以上理論也證明 hf 與 v 的一次方成正比。 ⑶ 擴(kuò)散性：除分子擴(kuò)散外，還有質(zhì)點(diǎn)紊動(dòng)引起的傳質(zhì)、傳熱和傳遞動(dòng)量等擴(kuò)散性能。即采用了時(shí)均化概念，紊流 脈動(dòng)有可能按恒定流來處理。 普朗特混合長(zhǎng)度理論 ； 卡門理論； 泰勒理論。 167。尼古拉茲將經(jīng)過篩選的均勻砂粒緊密地粘在管壁表面，做成人工粗糙。 （ 2）補(bǔ)充了普朗特半經(jīng)驗(yàn)理論，為推導(dǎo)紊流半經(jīng) 驗(yàn)公式提供了依據(jù)。它的壁面由于加工原因，其絕對(duì)粗糙度及其形狀和分布都是不規(guī)則的，這與人工加糙的均勻粗糙邊界情況完全不同。在 Re＜ 105范圍內(nèi)，有極高的精度，得到廣泛應(yīng)用。 目前能用理論公式推導(dǎo)出的只有突然擴(kuò)大的局部損失計(jì)算，其它計(jì)算均由實(shí)驗(yàn)而得。 二次流 —— （ 2）二次流也是損失產(chǎn)生的原因。 三、幾種典型的局部損失計(jì)算 突擴(kuò)管路局部損失計(jì)算 : g v g v A A h j 2 2 ) 1 ( 2 1 1 2 1 2 2 1 ? ? ? ? g v g v A A h j 2 2 ) 1 ( 2 2 2 2 2 2 1 2 ? ? ? ? 或： 可依據(jù) 動(dòng)量方程， 能量方程，連續(xù) 性方程 推導(dǎo)之。 局部損失也包括阻礙范圍內(nèi)的損失及影響長(zhǎng)度內(nèi)的附加損失 。 改進(jìn)流體外部邊界，改善邊壁對(duì)流動(dòng)的影響。 思考題：