流體力學(xué)第5章管內(nèi)不可壓縮流體運(yùn)動(dòng)-文庫(kù)吧資料
2025-05-05 06:16本頁(yè)面
【正文】 10244Re ?????????????? dq V 0 0 0 4 1000 0 4 ??demmmhlqdfV 3 1 ) 0 )102(200 2 3 ()88( 5/12235/122???? ?????????? 簡(jiǎn)單長(zhǎng) 管水力 計(jì) 算 （ 3） 第三類： 再查莫迪圖得 λ= ， 則有 取 d=32mm 573 3 1 . 1 10244R e 39。 試問(wèn)需要管徑 d。 循環(huán)往復(fù) ， 直至hfn≈hf， 停止計(jì)算 。按第一類問(wèn)題的計(jì)算方法 ， 設(shè)定 d1， 解得 hf1。 32/152?? ?? 簡(jiǎn)單長(zhǎng) 管水力 計(jì) 算 （ 3） 第三類： 已知： qV， Δp， Δz， e， l， μ， γ， 求：經(jīng)濟(jì)管徑 d 分析：考慮兩方面的問(wèn)題 ① d↑， 材料費(fèi) ↑， 施工費(fèi) 、 運(yùn)輸費(fèi) ↑；但同時(shí) v↓， 損失 ↓，管理費(fèi)用 ↓； ② d↓， 一次性費(fèi)用 ↓；但同時(shí) v↑， 損失 ↑， 設(shè)備 （ 泵 ）費(fèi) ↑。 ???????????? dq Vsml hdq fV /1 9 )88(39。 32/1222/152 ??? ????? ???56 39。 使用時(shí)由 hf查找 qV即可 。 循環(huán)往復(fù) ，直至 hfn≈hf， 停止計(jì)算 。 ?pzhf????mmmVf dlvqh??? 52?mmmfV lvdhq??? 25? 簡(jiǎn)單長(zhǎng) 管水力 計(jì) 算 （ 2） 第二類： ② 試算法 按第一類問(wèn)題的計(jì)算方法 ， 設(shè)定 qV1， 解得 hf1。 sm /108 25???? 簡(jiǎn)單長(zhǎng) 管水力 計(jì) 算 解：這是簡(jiǎn)單長(zhǎng)管第一類問(wèn)題 從莫迪圖上可以查出 λ=，水頭損失為： 452 4Re ????? ????? ??????? dqddqvdVV ??de油柱mmdg lqh Vf )( )( 522522??? ????? ???Paghp f 8 1 2 6 4 ?????? ? 簡(jiǎn)單長(zhǎng) 管水力 計(jì) 算 （ 2） 第二類： 已知： μ， γ， d， L， e， Δz， Δp， 求： qV 分析： qV未知 →流態(tài)也未知 →β， m， λ無(wú)法確定 —— 假設(shè)流態(tài)法 、 試算法或繪圖法 。 特性曲線： gvdLgvdllgvdldlgvdlgvhhhfjl 222)(2222222?????? ????????? 當(dāng)當(dāng)llL ?? 當(dāng) 24 dqAqv VV ???2252222 8)4(212 VVVl qqdgLdqgdLgvdLh ?????? ???? 管路的特性曲 線 的概念 （ a）管路中無(wú)泵情況 （ b）管路中有泵情況 簡(jiǎn)單長(zhǎng) 管水力 計(jì) 算 定義： 由許多管徑相同的管子組成的長(zhǎng)輸管路，且沿程損失較大、局部損失較小，計(jì)算時(shí)可忽略局部損失和流速水頭。 gvdlheef 22???ARdhe 44 ??hR),( R e2eee def???ee vd?Reede 簡(jiǎn)單 管道內(nèi)流 動(dòng)計(jì) 算 【 內(nèi)容提要 】 本節(jié)主要介紹簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的三種水力計(jì)算的方法。 ??? vdvd ??Regvdlhf 22?? 摩擦系數(shù)曲 線圖 【 非圓管的水力摩阻計(jì)算 】 方法：把非圓管等效成圓管來(lái)計(jì)算 原則：水力半徑相等，阻力相同 達(dá)西公式為： 為當(dāng)量直徑： （ 為水力半徑） 以 及 代入而得。判斷公式： —— 卡曼公式 —— 希弗林松公式 2vh f ??)(de??)/ ( de??]2/[4 1 6 0Re ed? 摩擦系數(shù)曲 線圖 【 計(jì)算沿程水力摩阻 hf的步驟 】 已知： Q、 d、 L、 μ、 ρ，計(jì)算 hf 。） —— 哈朗德公式（ 4000≤Re≤ 108） —— 阿里特蘇里公式（柯列布魯克公式簡(jiǎn)化的形式，也適用于 4000≤Re≤ 106的整個(gè)湍流的III、 IV、 V三個(gè)阻力區(qū)） )2(4160Re)/(80 eded ??)Re /lg (21 ?? ??? de])(Re [ ????)Re68( ?? de? 摩擦系數(shù)曲 線圖 【 曲線分析 】 fg右方：水力粗糙區(qū)。 (尼古拉茲公式，該公式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般需要用試算才能求出 λ值 ) —— 柯列勃洛克公式（ 4000≤Re≤ 108） )(80Re4000 ed??025Re?? e )lg (21 ?? ??) ( ?? 摩擦系數(shù)曲 線圖 【 曲線分析 】 （ 4） fg左方：混合摩擦區(qū)（ ）。 —— 扎伊欽科公式 Re64( R e) ?? f?3/?? 摩擦系數(shù)曲 線圖 【 曲線分析 】 （ 3） cd段：接近直線， λ與相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān)，且直線斜率為 (－ 1/4)，即 λ與 ，稱為水力光滑區(qū)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：繪制對(duì)應(yīng)于不同的 e/d值的λ~Re 關(guān)系曲線，即得莫迪圖 ).( R e2 def?? 摩擦系數(shù)曲 線圖 【 曲線分析 】 （ 1） ab段：六線重合， λ值與相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān)，為層流區(qū)。而幾何粗糙度 e則是絕對(duì)的。 說(shuō)明： 水力光滑和水力粗糙是相對(duì)而言的。 e對(duì)流動(dòng)阻力有很大影響，稱為水力粗糙。 e對(duì)流動(dòng)阻力的影響不計(jì)，稱為水力光滑。 ?? ?Re d? 湍流流 動(dòng) 中的粘性底 層 【 湍流流態(tài)的分區(qū) 】 原則：根據(jù)粘性底層厚度（隨著 Re變化而變化）與管壁絕對(duì)粗糙度 e（通常為定值）之間的關(guān)系。 （ 2）層流向湍流的過(guò)渡區(qū) （ 3）湍流核心區(qū) 湍流流 動(dòng) 中的粘性底 層 【 粘性底層 】 粘性底層的厚度為： 粘性底層的厚度與雷諾數(shù)成反比，即：流速越高， Re數(shù)越大 —— 粘性底層的厚度越??；流速越低， Re數(shù)越小 —— 粘性底層的厚度越厚。 湍流流 動(dòng) 中的粘性底 層 【 湍流結(jié)構(gòu)分析 】 （ 1）層流底層（粘性底層）： 流動(dòng)湍流狀態(tài)時(shí)，在管壁附近仍有一粘性底層。),(39。)39。)39。uuu t ?? ),()(),( 39。 脈動(dòng)現(xiàn)象 —— 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)在某一平均位置上下波動(dòng)的現(xiàn)象。39。 dydudydu ??? ?? 湍流漩 渦 粘度與混合 長(zhǎng) 度理 論 混合長(zhǎng)度 l混合長(zhǎng)度或普朗特長(zhǎng)度，上式中所有參數(shù)均可測(cè)量，因此，如果在實(shí)驗(yàn)中確定了管道摩擦損失，就可以計(jì)算得到 τ0和任意半徑處的 τ，再得到管道斷面上的速度分布，由速度分布得到 du/dy和 l。 ε——運(yùn)動(dòng)渦旋粘度。其值非常數(shù)，它取決于流動(dòng)的湍流程度。 湍流漩 渦 粘度與混合 長(zhǎng) 度理 論 湍流切應(yīng)力 的 粘滯切應(yīng)力 ； 動(dòng)量交換 ，從而在層面上產(chǎn)生的紊流附加切應(yīng)力。 例 題 解： (1)為保證層流狀態(tài)允許最大的流量可由 來(lái)確定， 2 0 0 0Re ?? ?? vdsmdv /69 5 2 8 0 0 02 0 0 0 ????? ? ?smdvvAq V /0 4 322 ??????? ??例 題 解： (2)由 可以確定進(jìn)出口的壓強(qiáng)差 （ 3）管路中的最大速度： （ 4）壁面處的最大切應(yīng)力： lpdv?322??222 /2 7 3 6 0 5062 8 mNdvlp ???????
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