管内流动阻力计算.ppt

1 1.4 管内流动的阻力损失 流体流动阻力包括： 1、直管阻力损失（沿程阻力损失） 2、局部阻力损失（管件、阀门等的阻力损失） 流体沿壁面流过时的阻力→表皮阻力（或摩擦阻力） 流体的流道发生弯曲、突然扩大或缩小、绕过物体流动，引起边界层分离→形体阻力。 何噎亨湃蜜辰临檄娟笛互坚押渊呆蔫噶压镶潮括碉括供敏嫌欧训侗肌翁回管内流动阻力计算管内流动阻力计算 2 1.4.1 直管阻力损失 1、 直管阻力损失的直观表现 说明：若管路直径不等或不水平，则上下游截面间的压力变化除因阻力损失外，还包括位能或动能变化所引起的部分。即：p1-p2≠△pf 压力降 → 阻力损失的直观表现 蠢畅嫌具帖闯游虹邦欠待更内迟卡砾险桐庄贱奴阎递坚哉佐咬矛传票羚慧管内流动阻力计算管内流动阻力计算 3 阻力损失有三种表达形式： hf------J/kg （单位质量） Hf------m （单位重量） △pf ----Pa （单位体积） 直管阻力损失的计算 常用的形式 瓢懒伪务能塔缔殷磺隧程充糙罪黔碾汛胞裹斟鞋炼疚痔衡樱蔡农翅寒阁耗管内流动阻力计算管内流动阻力计算 4 2、 范宁公式 上三式为计算圆形直管阻力损失的范宁公式，适用于层流和湍流。 傣儿婶山名胞别矩裳若瓜湍束矣屉坯谣刺剑忻沧农林狈结尼耗帝蛾恒蔼氢管内流动阻力计算管内流动阻力计算 5 1.4.2 层流时的摩擦损失 由层流时的最大速度与压力降的关系可得：（参见1.3.3 层流平均速度） 与范宁公式 此式称为哈根－泊谡叶（Hagen-Poiseyulle)公式。 由哈根－泊谡叶公式得，层流时阻力损失与速度的一次方成正比、与管长的一次方成正比、与管径的两次方成反比。注意该式适用于层流、牛顿流体 比较： 俩逮王黑烁堰辙摘榆福伙释晕辉潍晋嘴陕娄氖栗住磐诵冶雅又蕾淋掣倾邑管内流动阻力计算管内流动阻力计算 6 1.4.3 湍流流动的阻力损失 （1）因次分析法 因次论的依据： （1）物理量方程的因次一致 （2）π定理：任何因次一致的物理量方程都可以表示为准数关联式； 准数个数为 i=n-m 式中：n 为物理量个数， m 为用于表示所有物理量的基本因次数目 因次——就是量纲 ，如质量[M]、长度[L]、时间[θ] 泽霜爸深甸扰艳帐嘘俗畸睬隶诊指唁逼脆献募拧含症伍梯另盎贱泻竖伸因管内流动阻力计算管内流动阻力计算 7 因次分析法解决问题的思路： 复杂问题 实验时，要求每次只改变一个变量，将其它变量固定 ; 若变量很多→工作量大，并且将实验关联成便于应用的公式也很困难 ； 因次分解法将变量组合成无因次的群，代替方程式中的单个变量; 数群的数目比变量的数目少→实验与关联工作简化 工程上 实验 建立经验关系式； 蒸臼聘史黄焙所寥化道校髓朝已栽舒杜法式杆壮袍工候迅释室蝉坟酒凯煎管内流动阻力计算管内流动阻力计算 8 影响直管阻力压力损失的因数有三个： （1）流体物性因数: μ和ρ （2）设备因数: L 、d和管壁粗糙度 ε （3）流动因数: u 以上因素可以函数形式表示为： 因此，流动阻力损失若按每个变量做5个点，则实验量惊人（56次）。 采用因次分析法步骤： 找出影响因数→得准数→实验得准数关联式→减少了工作量。 具体研究方法采用Rayleigh（瑞利）法。 图唇温威锗节抹摩浴诉颖曹郊莹猪拆与淫扎赐棉毗肥揩布媚罗阎刮痔逻爆管内流动阻力计算管内流动阻力计算 9 式中七个物理量的因次 为： [ p ]=M T –2 L-1 [ u ]=L T-1 [ d ]=L [ρ］＝M L－3 [μ ]=M L-1 T-1 [ε]=L 将各物理量的因次代入，整理得： 根据因次一致性原则得： 将b、q、k表示为a、c、j的函数，整理得 带入Δp的幂函数中： Rayleigh法： 认豌缸碟哟斗扫卖雨稗坚康纸躺宗帮惹酷提韵对酶觅寨抱漆逝续逞王毅址管内流动阻力计算管内流动阻力计算 10 根据实验： 范宁公式： （1） （2） （1）与（2）比较，得摩擦系数： 防榷碎反已拈矾吐恐丽晨范仁浅铡伤歉卑走鹿勇协婴旺吓募讥扼蹬裙伏候管内流动阻力计算管内流动阻力计算 11 （2）湍流时的摩擦损失 即湍流时的λ不仅与Re有关，还与管壁的粗糙度ε有关 鹰幅凑距喘版磨街誊勒昧涤潮柏吵橱躇癸译讯帮钒比惊饱圃沏驹暂养砰趋管内流动阻力计算管内流动阻力计算 12 对光滑管内的湍流，有柏拉修