流体力学-第6章.ppt

§6.1 流动阻力和水头损失的分类;§6.1流动阻力和水头损失的分类;2.局部能量损失;二、水头损失的计算公式;2、局部水头损失;3、总水头(能量)损失;一、两种流态;实验现象;二、沿程损失与流动状态;实验结果;三、流态的判别准那么—临界雷诺数;3、临界雷诺数;例6.1水和油的运动粘度分别为和，假设它们以v＝0.5m/s的流速在直径为d＝100mm的圆管中流动，试确定其流动形态；假设使流动保持为层流，最大流速是多少？;例6-2某低速风管道，直径d＝200mm，风速v＝3.0m/s，空气

温度是30oC。〔1〕试判断风道内气体的流态；〔2〕该风道的

临界流速是多少？;四、流态分析;[惯性力]=[m][a];五、非圆管道雷诺数;4、几种非圆形管道的水力半径计算;§6.3沿程水头损失与切应力的关系;z1;二、圆管过流断面上切应力的分布;三、壁剪切速度;§6.4圆管中的层流运动;断面流速分布(旋转抛物面);适用于层流;例6-4在管径d=1cm，管长l=5m的圆管中，冷冻机润滑油作

层流运动，测得流量Q=80cm3/s，水头损失hf=30moil，试求

油的运动粘滞系数;§6.5紊流运动;2.时均值、脉动值;3.时均恒定流动;二、紊流的剪切应力---阻力;三、普朗特混合长度理论;高雷诺数时，紊流充分发展，，可得：;粘性流体在圆管中紊流流动时，紧贴固体壁面有一层很薄的流体，受壁面的限制，脉动运动几乎完全消失，粘滞起主导作用，根本保持着层流状态，这一薄层称为粘性底层。;§6.6紊流运动的沿程损失;实验示意图:;尼古拉兹实验曲线的五个区域;为什么紊流分为三个阻力区?;二、圆管中紊流的速度分布;3、经验公式;三、光滑区和粗糙区的λ值;表6-2;2、纯经验公式;A为尼古拉兹实验曲线：过渡区存在上升局部

B、C为工业管道实验曲线：过渡区曲线在较小的Re下就

偏离光滑曲线，且随着Re的增加平滑下降。;;(三)、如何判断流动属于哪个区;例6-5在管径d=100mm，管长l=300m的圆管中，流动着t=10oC

的水，其雷诺数Re=80000，试分别求以下三种情况下的水头

损失。〔1〕管内壁为K=0.15mm的均匀砂粒的人工粗糙管。

〔2〕为光滑铜管〔即流动处于紊流光滑区〕

〔3〕为工业管道，其当量粗糙度K=0.15mm。;〔2〕为光滑铜管，Re利用布拉修斯公式;〔3〕为工业管道，其当量粗糙度K=0.15mm;例6-6如管道的长度不变，允许的水头损失hf不变，假设使管径

增大一倍，不计局部水头损失，问流量增大多少倍。

试分别讨论以下三种情况:

〔1〕管中流动为层流，λ=64/Re

〔2〕管中流动为紊流光滑区，λ=0.3164/Re0.25

〔3〕管中流动为紊流粗糙区，λ=0.11(K/d)0.25;〔2〕流动为紊流光滑区，;五、明渠流的沿程损失;六、非圆管沿程损失;2、当量直径法的误差;例6-7断面面积为A=0.48m2的正方形管道，宽为高的三倍的矩

形管道和圆形管道。求

〔1〕分别求出它们的湿周和水力半径。

〔2〕正方形和矩形管道的当量直径。;圆形：;例6-8某钢板制风道，断面尺寸为400×200mm，管长80m。

管内平均流速v=10m/s。空气温度t=20oC，求压强损失pf。;柯列勃洛克公式：;§6.7局部水头损失;局部损失：;;二、变管径的局部损失;1;管道出口损失;〔二〕渐扩管;〔三〕管道截面突然缩小;〔四〕渐缩管;〔五〕管道进口;三、弯管的局部损失;表6-5;四、三通的局部损失;;五、局部阻力的相互干扰;干扰例1：英国Ferrybridge电厂，8个冷却塔，倒3;解：;;绘水头线;11.96;§6.8边界层概念与绕流阻力;一、边界层的概念;99%u0;附面层的根本特征

〔1〕与物体的长度相比，附面层的厚度很小；

〔2〕附面层内沿附面层厚度的速度变化非常急剧，即速度

梯度很大；

〔3〕附面层沿着流体流动的方向逐渐增厚；

〔4〕附面层中各截面上的压强等于同一截面上附面层外边

界上的压强；

〔5〕在附面层内粘滞力和惯性力是同一数量级的；

〔6〕附面层内流体的流动存在层流和紊流两种流动状态。;2、管道进口段的边界层;管道入口段长度;二、曲面附面层及其别离现象;2、卡门涡街;2、卡门涡街;