[工學(xué)]第四章液流型態(tài)、水流阻力和水頭損失-資料下載頁
2025-02-17 12:02本頁面
【正文】 1 7CR n? ? ? ?1 m , 1 . 3 1 . 3 0 . 0 1 7 0 . 1 6 9 mR y n? ? ? ?沿程水頭損失 22 1 1000 vlh CR ?? ? ??二者相差 0 . 1 0 7 2 0 . 1 0 6 5 1 0 0 % 0 . 6 5 %0 . 1 0 7 2? ??可見，二者相差不大。 局部水頭損失一般在急變流段產(chǎn)生，流態(tài)一般為紊流粗糙。因為局部障礙的形狀繁多，流動又極其復(fù)雜，作用在固體邊界上的動水壓強(qiáng)又不好確定。因此，應(yīng)用理論求解局部水頭損失是較為困難的。 局部水頭損失 目前，只有圓管過水?dāng)嗝嫱蝗粩U(kuò)大等極少數(shù)情況下的局部水頭損失可以用理論求解，其他大多數(shù)情況只能通過試驗確定。 圓管有壓流過水?dāng)嗝嫱蝗粩U(kuò)大的局部水頭損失 水流從小管流入大管時，在過水?dāng)嗝嫱蝗粩U(kuò)大處（斷面 1－ 1）水流與壁面發(fā)生分離，從而形成漩渦區(qū)。水流前進(jìn)一段距離，到達(dá)斷面 2－ 2處才再次和壁面接觸，成為漸變流。 取 1－ 1斷面和 2－ 2斷面，以及管壁圍成的控制體進(jìn)行分析。 x z1 z2 v1 v2 2 2 0 0 p1 1 1 p1’ p1’ G θ 1’ 1’ p2 221 1 1 2 2 212 22 wppZ z hg g g g? ? ? ???? ? ? ? ? ?以斷面 11和斷面 22列伯努利方程，有 )22()()(2222112121 gggpgpzzhj????????????上式中壓強(qiáng) p p2未知，需應(yīng)用動量定律求解。 對控制體沿水流方向列動量方程 該段以局部損失為主，可忽略沿程水頭損失，則 故有 1 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2 1 139。 ( ) ( ) ( )p A p A A p A g A z z Q v v? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?gvvvgpgpzz 211222121)( ?????????222 2 1 1 2 1 1 2 2()2jv v v v vhgg? ? ? ?????2121 , ????gvvh j2)( 221 ??上式即為斷面突然擴(kuò)大的局部水頭損失的理論計算式，習(xí)慣上稱為 波達(dá)公式 。 因 近似等于 1。故有 由實驗知： 1139。pp?則有 對控制體沿水流方向列動量方程 gvvhj 2)( 221 ??2212122221211222( 1 )( 1 )jvvhggAAAA??????????式中， ζ稱作 出口局部阻力系數(shù) 用連續(xù)方程 代入并化簡得 21121221 AvAvAvAv ?? ，一般情況，局部水頭損失可表為下面的通用公式 gvhj 22?? 式中， ζ可由試驗確定； v 為發(fā)生局部損失之前或之后的斷面平均流速， 具體詳見表 33管道及明渠局部水頭損失系數(shù)。 A1 A2 v1 v2 221111222222112122jjAvζ h ζAgAvζ h ζAg? ? ?? ?? ?? ?＝ （ ）＝ （ － ）例題：水從水箱流入一管徑不同的管道，管道連接情況如圖所示，已知： 1 1 12 2 215 0 , 25 , 0. 03 712 5 , 10 , 0. 03 90. 5 , 0. 15 , 2. 0d m m l md m m l m??? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?進(jìn) 口 收 縮 閥 門（以上 ζ值均采用發(fā)生局部水頭損失后的流速） 當(dāng)管道輸水流量為 25L/s時，求所需要的水頭 H。 l1 l2 V0≈0 d2 d1 H 分析：根據(jù)伯努利方程，以 0－ 0為基準(zhǔn)，有 220 0 0 02 wvHhg? ? ? ? ? ?1 1 2 2 0 0 12w f j f f j jjh h h h h h h h? ? ? ? ? ? ??? 進(jìn)口 收縮 閥門2 2 2 2 21 1 2 2 1 2 212122 2 2 2 2l v l v v v vd g d g g g g? ? ? ? ?? ? ? ? ?進(jìn) 口 收 縮 閥 門l1 l2 V0≈0 d2 d1 H 1 1 2 2 0 0 解： 1 210 .0 2 5 1 .4 1 5 /3 .1 4 0 .1 54Qv m sA? ? ?? 2 220. 02 5 2. 04 /3. 14 0. 12 54Qv m sA? ? ??2 2 2 2 2 2 22 2 1 1 2 2 1 2 212122 2 2 2 2 2 2wv v l v l v v v vHhg g d g d g g g g? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?進(jìn) 口 收 縮 閥 門2 .0 1 1mH ?代入數(shù)據(jù)，解得： 故所需水頭為 。 將物體置于運(yùn)動流體中，流體沿物體外表面繞過物體，這種現(xiàn)象叫做繞流，也叫外流。 繞流阻力及升力 流體繞過物體時，將對物體產(chǎn)生作用力。可將作用力分解到沿流體運(yùn)動方向和垂直于運(yùn)動方向，前者叫做 阻力 ，后者叫做 升力 。 流體作用在繞流物體上的作用力的計算公式為 AF p d A d A????對于平面問題，則有 sF p d s d s????將作用力沿流動方向和垂直于流動的方向進(jìn)行分解，即得阻力和升力。 繞流阻力及升力 在工程應(yīng)用中，阻力和升力可用下式計算： 22D D DuF C A? ?? 22L L LuF C A? ??CD， CL分別為繞流阻力系數(shù)和升力系數(shù)，一般與雷諾數(shù)，物體表面粗糙度以及物體形狀有關(guān)，可由實驗測定。 u∞表示未受物體擾動的來流速度 AD和 AL分別表示物體在垂直于來流和平行于來流方向上的最大投影面積。 作業(yè) ， ，
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