【文章內(nèi)容簡介】 應力、雷諾切應力） 2?39。39。2 yx uu?? ?? 21 ??? ??靠近壁面且 Re數(shù)較小時， 占主導地位 離開壁面且 Re數(shù)很大時， 1?12 ?? ?? 紊流 ? ? 2202 ???????????dydul???? 壁面附近切應力kyl ? （ k是實驗確定的常數(shù)，稱卡門常數(shù) k≈） ?? 01kydydu ?積分得 cyku ?? ln1 0?? —— 普朗特 卡門 對數(shù) 分布規(guī)律 粘性底層 —— 在固體邊壁處存在一層極薄的，紊動附加切應力很小忽略不計，粘性切應力占主導地位的極薄流體層。也稱層流底層。其厚度與雷諾數(shù)成反比。 ????Re dv ??粘性底層雖然很薄，但卻對紊流流速分布和流動阻力具有重大影響 1— 層流底層； 2— 過渡區(qū)； 3— 紊流核心 ? ?dkf R e ,?? k—— 絕對粗糙度 k/d—— 相對粗糙度 （ 19331934） （ 1）實驗曲線 （ 2） λ 變化規(guī)律 —— 層流底層的變化 紊流光滑區(qū) 紊流過渡區(qū) 紊流粗糙區(qū) 主要計算公式 水力光滑區(qū)：布拉修斯公式（Ｒ e100000) ??粗糙區(qū)：希弗林松公式 ???????dk?柯列勃洛克公式 ?????? ????? Re1dk阿里特蘇里公式 Re ?????? ??dk?非圓管中的流動 R ?AR ? χ—— 濕周 圓管的水力半徑 ?AR ? 2d?邊長分別為 a和 b的矩形斷面水力半徑 ?AR ?442 ddd ????? ?baab?? 2 de Rde 4?圓管的當量直徑 de=4R=d 矩形斷面的當量直徑 baabRde???24局部阻力及損失的計算 gvhj 22?? ? ?gvvhj 2212 ??gvgvAAhj 22121121221 ?????????? ??或 gvgvAAhj 22122222212 ?????????? ??注意： ζ1→v1； ζ2→v2 特例： ζ=1—— 管道的出口損失系數(shù) 突然擴大管 ???????? ??1AA?突然縮小管 ζ→v2 特例： ζ=—— 管道的入口損失系數(shù) 減 阻 措 施 ? 減阻措施 —— 改進流體外部的邊界 —— 添加少量的減阻劑 簡單管道的水力計算 gvdlH2120 ?????? ???? ??222 4 ???????dQv???? 22 AdlS ep ???2QSp p?s2/m5 kg/m8 2QSH H? gddlSH 42)(8??? ???揚程 39。2222222111 hgvgpzHgvgpzi ??????? ??39。221221212 hgvvgppzzHi ????????22 QSgpHHHi ??? ?略去速度水頭 虹吸管 虹吸管正常工作條件 最大真空度 列 11和最高斷面 CC的能量方程 gvdlgpzgpzCCCa212111 ?????? ?????? ??????流量 ? ?gHlldvAQ 221421212?????????Hv=7~ 復 雜 管 道 類比電路 i ?20 iifi QShH ????nSSSS ???? ?21 —— 幾段不同管徑的簡單管路依次連接 —— 兩根以上的管道，兩端都接在公共點上 特點：增加流量；提高供水可靠性 i ??2iii QShh ??iSS11 ??流體的自調(diào)性，阻力平衡 0???0???即： 0?x?0?y?0?z?zuyu yz?????xuzu zx?????yuxu xy?????有旋流動和無旋流動 無旋 有勢 無旋條件： 由全微分理論，無旋條件是某空間 位置函數(shù) φ(x,y,z)存在的充要條件 函數(shù) φ稱為速度勢函數(shù)，無旋流動必然是有勢流動 zuyu yz?????xuzu zx?????yuxu xy?????dzudyudxuzyxd zyx ???),(?速 度 勢 函 數(shù) 0???dzzdyydxxd ????????? ????xu x ??? ?yu y ??? ?zu z ??? ? 由不可壓縮流體的連續(xù)性方程 將 代入得 即 —— 拉普拉斯方程 0????????? zuyuxu zyxxu x ??? ?yu y ??? ?zu z ??? ?0222222????????? zyx ???02 ?? ?2? 為拉普拉斯算子， φ稱為調(diào)和函數(shù) —— 不可壓縮流體 無旋流動 的連續(xù)性方程 注意：只有無旋流動才有速度勢函數(shù)，它滿足拉普拉斯方程 不可壓縮平面流場滿足連續(xù)性方程： 0?????? yuxu yx即： yuxu yx??????由全微分理論，此條件是某 位置 函數(shù) ψ（ x， y）存在的充要條件 dxudyud yx ???函數(shù) ψ稱為流函數(shù) 有旋、無旋流動都有流函數(shù) 流 函 數(shù) 由函數(shù) ψ的全微分： 得： dyydxxd ?????? ???yu x ??? ?xu y ???? ?只有無旋流的流函數(shù)滿足拉普拉斯方程 證明： 021 ???????????????yuxu xyz? 0??????yuxu xyxuyu yx ??????? ?? ,02222?????? yx ??02 ?? ?則： 將 代入 也是調(diào)和函數(shù) ?得： 在無旋流動中 ?? ?例：不可壓縮流體， ux=x2－ y2， uy= － 2xy，是否滿足連續(xù)性方程？是否無旋流？有無速度勢函數(shù)？是否是調(diào)和函數(shù)？并寫出流函數(shù)。 解： 022 ???????? xxyuxu yx（ 1） 滿足連續(xù)性方程 021 ???????????????yuxu xyz?（ 2） 是無旋流 （ 3）無旋流存在勢函數(shù)： dyudxud yx? ? ??? ?? dyyxudxyxu yy yxx x ),(),(00 0 ????取 （ x0， y0）為（ 0， 0） 23002312),( xyxdyxydxxyx yx ????? ???（ 4） 滿足拉普拉斯方程， 是調(diào)和函數(shù) ?????? 2222yx?? 0)2(2 ????????? xxyuxu yx（ 5）流函數(shù) ? ? ????? ??????? x y d xdyyxdxudyud yx 222??取 （ x0， y0）為（ 0， 0） ? ? 3),( 320 22 yyxdyyxyx y ???? ??? 速度場 （ a,b為常數(shù)） 速度勢函數(shù) 等勢線 流函數(shù) 流線 aux ? buy ?byaxdyudxu yx ???? ??c?? cxbay ???bxaydxudyu yx ???? ??c?? cxaby ??u x y o φ1 ψ1 φ2 φ3 ψ2 ψ3 幾種簡單的平面勢流 源流： 流量 φ1 ψ1 φ2 ψ2 o ψ3 ψ4 匯點 o是奇點 r→0 ur→∞ rQur ?2?rQ ln2?? ???? 2Q?Q直角坐標 22ln2 yxQ ????xyQ a rc t a n2 ?? ?匯流： ??極坐標 外區(qū) —— 均勻來流區(qū)；內(nèi)區(qū) —— 源的流區(qū)（ “ 固化 ” 、半體） 勢流疊加原理 均勻直線流動 +源流 源流和匯流的疊加 a→0：偶極流 Ψ=C φ=C 源流和源流的疊加 源流和環(huán)流的疊加 （流線與等勢線為相互正交的對數(shù)螺旋線族） 離心泵的葉片形狀 一、自由紊流射流的一般特征 自由紊流射流 —— 動量守恒 常數(shù)???? 2020222022 vRAvdAv ????、起始段及主體段 按一定的擴散角作線性擴展 ???????? ?? 00 dasdD —— 各截面速度分布相似性 1????????????????Ryvvm二、圓形斷面的射流 R akxkxRRtg ???? ?????002φ—— 噴口形狀系數(shù)（圓： φ =；長條縫： φ =） a —— 噴口紊流強度系數(shù) ~?a 39。3030~27 ???????????????????? 221000000 dasdsatgdssdD???a—— 射流結(jié)構(gòu)的幾何特征系數(shù) vm 由動量守恒方程及半徑經(jīng)驗公式 1????