沿程阻力和水頭損失-文庫吧資料
2025-02-27 14:24本頁面
【正文】 進(jìn)入紊流粗糙區(qū)越早。 K δ0Lg（100λ）lgReabcd fe（ 3）水力粗糙區(qū)（紊流粗糙區(qū)）：此區(qū)是線 ef以右的流區(qū)。此時 λ 按下式計算：K δ0Lg（100λ）lgReabcd fe（ 2）、水力光滑區(qū)與水力粗糙區(qū)之間的過渡區(qū)（紊流過渡區(qū)）：此區(qū)為圖中 cd線與 ef之間的流區(qū)，不同相對粗糙度的試驗點分別落在不同的曲線上，說明此區(qū)的 λ 與 Re及 K/d都有關(guān)，即 λ ＝ f(Re， K/d)。在此區(qū)中，不同相對粗糙度的試驗點均落在 cd線上，說明此區(qū)的 λ 只與 Re有關(guān)，與 K/d無關(guān)，即 λ ＝ f(Re)。根據(jù) λ 與 Re及 K/d的關(guān)系，紊流區(qū)又分為光滑區(qū)，過渡粗糙區(qū)和粗糙區(qū)三個流區(qū)。不同的相對粗糙度的試驗點都落在斜直線 ab上，這說明層流時 λ 只與 Re有關(guān)，與 K/d無關(guān)，即 λ ＝ f(Re)，Lg（100λ）lgReabcd fe層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯倪^渡區(qū)：此區(qū)范圍為 ＜ lgRe＜ ，即2300＜ Re＜ 4000，在此區(qū)中，不同相對粗糙度的試驗點基本集中在 bc曲線上，說明此區(qū)的 λ 只與 Re有關(guān)，與 K/d無關(guān)，即 λ ＝f(Re)。 紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯倪^渡區(qū)一、尼古拉茲實驗 尼古拉茲為探討紊流沿程阻力的計算公式，用不同粒徑的人工砂粘貼在不同直徑的管道的內(nèi)壁上，用不同的流速進(jìn)行一系列試驗。當(dāng) Re較小時， 水力光滑壁面當(dāng) Re較大時，△ δ0△ δ0 水力粗糙壁面△ δ0 過渡粗糙壁面紊流 形成過程的分析返回選定流層流速分布曲線ττ干擾FFFFFFFFFFFFFFFF 升力渦 體紊流 形成條件渦體的 產(chǎn)生雷諾數(shù) 達(dá)到一定的數(shù)值167。所以，粘性底層對紊流沿程阻力規(guī)律的研究有重大意義。在粘性底層以外的液流才是紊流。粘性底層紊流中緊靠固體邊界附近地方，脈動流速很小，由脈動流速產(chǎn)生的附加切應(yīng)力也很小，而流速梯度卻很大，所以粘滯切應(yīng)力起主導(dǎo)作用，其流態(tài)基本屬層流。 目前管道中常用的紊流流速分布的表達(dá)式：流速分布的指數(shù)公式流速分布的對數(shù)公式當(dāng) Re105時 ，當(dāng) Re105時，流速分布的七分之一次方定律。 y uxyL三、紊流流速分布 紊流中由于液體質(zhì)點相互混摻，互相碰撞，因而產(chǎn)生了液體內(nèi)部各質(zhì)點間的動量傳遞，造成斷面上流速分布的均勻化。質(zhì)點在脈動流速作用下，從一個流層跳躍到另一流層同其它質(zhì)點相混合所經(jīng)過的垂直距離。 常用脈動流速的均方根來表示脈動幅度的大小脈動流速的均方根值與時均特征流速 v的比值稱為紊動強(qiáng)度。時間平均流速可表示為脈動流速的時間平均值紊流的運(yùn)動看成是時間平均流動與脈動運(yùn)動的疊加。一、運(yùn)動要素的脈動試驗研究結(jié)果表明：瞬時流速雖有變化，但在足夠長的時間過程中，它的時間平均值是不變的。 按邊界條件確定積分常數(shù) C，五、寬矩形明渠中的層流運(yùn)動切應(yīng)力的分布根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律當(dāng) y=0， u=0，則 C＝ 0因此寬矩形明渠均勻流的流速分布也是拋物線型，在自由液面上， y=h，流速 u取最大值，B＝ 1mhy167。切應(yīng)力作用在 bd和 ef的界面上，在兩側(cè)面 ab和 cd上不出現(xiàn)切應(yīng)力。 令 λ ＝ 8f，也為無量綱數(shù) 例 4－ 2 一矩形斷面渠道，底寬 b=4m，水深 h=2m，在 1000m長度上水頭損失 2m，求壁面上的切應(yīng)力。得對圓管來說均勻流沿程水頭損失與流段長度 L成正比，這正是沿程水頭損失的特點。對于圓管水流，公式反映的斷面上切應(yīng)力分布：管壁處最大為，為 τ0；管中心處最小，為 0。 一、基本方程重力 :摩擦阻力因為均勻流沒有加速度，所以即動水壓力 11斷面22斷面將 代入上式 ，各項用 除之，整理后因斷面 11及 22的流速水頭相等，則能量方程為 有因 故上式可寫成上式表示圓管均勻流沿程水頭與壁面切應(yīng)力的關(guān)系，就是均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系式。43 均勻流基本方程在管道或明渠均勻流中，任意取出一段總流來分析作用在其上
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