流體力學課件第四章黏性流體的運動和阻力計算-在線瀏覽
2025-06-17 04:12本頁面
【正文】 ——管子的直徑l計 算公式：l特征：管道越 長 ，沿程阻力越大。? 此 時 由于粘性的作用， 質(zhì) 點 間發(fā) 生 劇 烈的摩擦和 動 量交 換 ，從而阻礙著流體的運 動 。? 流體 為 克服局部阻力而消耗的機械能稱 為 局部能量 損 失， 單 位重量流體的局部能量 損 失稱 為 局部能 頭損 失，以 hζ表示 二、局部阻力20發(fā) 生在流 動 狀 態(tài) 急 劇變 化的急 變 流中。 如 閥門 、彎管、 變 形截面等 l 計 算公式：l 定 義 ：二、局部阻力21? 某段管道上流體 產(chǎn) 生的 總 的能量 損 失 應該 是 這段管路上各種能量 損 失的迭加，即等于所有沿程能量 損 失與所有局部能量 損 失的和，用公式表示為 三、 總 能量 損 失能量 損 失的量 綱為長 度，工程中也稱其 為 水 頭損 失 22 圓 管中的 層 流流 動 圓 管 層 流 時 的運 動 微分方程（牛 頓 力學分析法）（可參考 課 本 71頁 的 NS方程分析法）? 取 長為 dx 半徑 為 r 的 圓 柱體，不 計質(zhì) 量力和 慣 性力， 僅 考 慮壓 力和剪 應 力， 則 有根據(jù)牛 頓 粘性定律再考 慮 到則 有23 圓 管中的 層 流流 動24邊 界條件： r = R ， u = 0 ； 則可得定 積 分常數(shù)則圖 41 圓 管 層 流的速度和剪 應力分布速度分布 規(guī) 律與流量25 在 過 流斷面的任一半徑 r處，取一 寬 度 為 dr的 圓環(huán) ，如 圖 42所示。 為 克服沿程阻力而消耗的功率 為 （ qv為 體 積 流量）沿程能量 損 失 層 流起始段 長 度 —— 見課 本 74頁30* 圓 管中的湍流流 動一、脈 動現(xiàn) 象與 時 均 值 這 種在定點上的瞬 時 運 動 參數(shù)隨 時間 而 發(fā) 生波 動 的 現(xiàn) 象稱為 脈 動 。如 圖 所示。二、湍流的速度 結(jié) 構(gòu)、水力光滑管和水力粗糙管331．湍流切 應 力分布 附加切 應 力：由湍流脈 動 速度而引起的作用力通常稱之 為 附加切 應 力。即2．斷面速度分布（ 詳細 推 導見課 本 78頁 ） 粘性底 層 區(qū) 即積 分得： 湍流核心區(qū) 因 為 所以整理并 積 分得三、湍流切 應 力分布及斷面速度分布34一、尼古拉 茲試驗 尼古拉 茲 （ Nikuras） 進 行了大量的 實驗 ，得出了 λ與雷 諾 數(shù)Re及管壁的相 對 粗糙度 Δ/d之 間 的關(guān)系曲 線 ：* 管中流 動 沿程阻力系數(shù)的確定1． 層 流區(qū)（ I）雷 諾 數(shù)的范 圍為 Rec ≤2320。3．光滑管湍流區(qū)（ III）雷 諾 數(shù)的范 圍為 通用公式4．光滑管至粗糙管 過 渡區(qū)（ IV）雷 諾 數(shù)的范 圍為5．粗糙管湍流區(qū)（ V）雷 諾 數(shù)的范 圍（柯列布茹克半 經(jīng)驗 公式） （阿里特 蘇 里公式）（尼古拉 茲 粗糙管公式）37二、莫迪 圖 （ Moody）? 例 1． 長 度 l=1000m，內(nèi)徑 d=200mm的 鍍鋅鋼 管，用以 輸送運 動 粘度 的油液 ， 測得流量 Q=38L/s。例如管道斷面突然 擴 大、突然 縮 小、逐 漸擴 大和縮 小等；(2)由于管道的方向 發(fā) 生 變 化，引起的局部能量 損 失，例如各種 圓 滑彎 頭 、直角彎 頭 、折管、三通管道等；(3)由于流動的速度大小和方向均發(fā)生變化而引起的局部能量損失。局部阻力 損 失 : 局部阻力系數(shù)的確定42 層 流 時 局部阻力 損 失43 如 圖 所示的斷面突然 擴 大管道，取 1— 2— 2兩 緩變過 流斷面，并以管 軸線 所在斷面 為 基準面，列寫伯努
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