物理科学与技术学院流体力学-管内流动和水力计算液体出流课件.pptx

1、ss_d()2 drpghl 粘性流体在圆管中作层流流动时，同一截面上的切向应力的大小与半径成正比 ss_)(dd422oghplrrvl粘性流体在圆管中作层流流动时，粘性流体在圆管中作层流流动时，流速的分布为一流速的分布为一旋转抛物面旋转抛物面。)(dd82oghplrv)(dd42omaxghplrvss_)(dd84020ghplrvrqaV圆管中的流量：圆管中的流量： 对于水平圆管对于水平圆管h=ch=c4128VdpqL()dppghdll 哈根一泊肃叶公式哈根一泊肃叶公式)(dd82oghplrv用途：管流法测定流体的粘度。用途：管流法测定流体的粘度。ss_区划区划速度分布速度分布

2、610Re 410Re 2000Re610Re 410Re 2000Re粘性底层粘性底层032.8Redss_水力光滑和水力粗糙水力光滑和水力粗糙管壁粗糙凸出部分的平均高度叫做管壁的绝对管壁粗糙凸出部分的平均高度叫做管壁的绝对粗糙度粗糙度( ();); / /d d 称为相对粗糙度称为相对粗糙度 a)(b)水力光滑水力粗糙 光滑管 粗糙管 粘性底层厚度与流动速度有关，所以同一根管道有可能由光滑管变为粗糙管。ss_hf目的：目的：原理和装置：原理和装置：(.)efRd用不同粗糙度的人工粗糙管，测出不同雷诺数下用不同粗糙度的人工粗糙管，测出不同雷诺数下的的 ，然后由，然后由 算出算出 . .fh2

3、2fl vhdgss_22fL Vhdg或242fL VhRgLg（100）lgRe130d161.2d1120d1252d1504d11014d64Re(Re)f(Re,)df尼古拉兹图可分为五个区域：尼古拉兹图可分为五个区域：I. I. 层流区层流区II.II.过渡区过渡区III.III.湍流光滑区湍流光滑区IV.IV.湍流过渡粗糙区湍流过渡粗糙区V. V. 湍流完全粗糙区湍流完全粗糙区LaminarTransitionTurbulent0ss_.层流区层流区(Re2000)(ReA1 当流体由一管道流入大面积的水池时：021AA11gvhj221ss_损失产生的原因1.流体从大直径管道流

4、入小直径管道，流束急剧收缩，由于惯性作用，流束在一段距离后再逐渐扩大，由于流速分布不断变化，导致的将产生能量损失；2.流体进入小直径管道之前和在缩颈部位存在着，将产生不可逆的能量损失。ss_损失由两部分组成损失由两部分组成22222()222ccjcvvvvhggg令令 ，称为流束的收缩系数，根据连续性方程，称为流束的收缩系数，根据连续性方程 从而可得从而可得2211cccCC2ccCA A22ccA vA v-cA1A2A5 . 0Table 6.3ss_一部分是由切向应力产生的沿程损失，特别是在流动方向改变、流速分布变化中产生的这一部分是由切向应力产生的沿程损失，特别是在流动方向改变、流速

5、分布变化中产生的这种损失种损失;另一部分是形成旋涡所产生的损失另一部分是形成旋涡所产生的损失;第三部分是由二次流形成的双螺旋流动所产生的损失。第三部分是由二次流形成的双螺旋流动所产生的损失。ss_减速增压区减速增压区u由于壁面作用由于壁面作用efef速度低于速度低于bcbcu流速高流速高惯性力大惯性力大bcbc压强大于压强大于efefub b压强大于压强大于f f流体由流体由b b流向流向f fuc c流体靠离心惯性流向流体靠离心惯性流向b buc c压强小于压强小于e e形成二次流形成二次流参照P70ss_ 弯管局部损失的计算 局部损失系数随弯管的总弯角、弯管中心线的曲率半径与管径的比值R/

6、d而变（表6.3）22jvhg ss_例例如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。21的水从一容器通过锐边入口进入管系，钢管的内径均为50mm，绝对粗糙度为0.04mm，管路中三个弯管的管径和曲率半径之比d/R=0.1。用水泵保持稳定的流量12m3h,若在给定流量下水银差压计的示数为150mm，（1）求水通过阀门的压强降；（2）计算水通过阀门的局部损失系数；（3）计算阀门前水的计示压强；（4）不计水泵损失，求通过该系统的总损失，并计算水泵供给水的功率。6.5m2m2m4m150mm1.8m水泵水银(1)流体经过阀门的压强降 1852215. 0807. 9)100013600(PaghpHg)(

7、ss_例例如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。21的水从一容器通过锐边入口进入管系，钢管的内径均为50mm，绝对粗糙度为0.04mm，管路中三个弯管的管径和曲率半径之比d/R=0.1。用水泵保持稳定的流量12m3h,若在给定流量下水银差压计的示数为150mm，（1）求水通过阀门的压强降；（2）计算水通过阀门的局部损失系数；（3）计算阀门前水的计示压强；（4）不计水泵损失，求通过该系统的总损失，并计算水泵供给水的功率。6.5m2m2m4m150mm1.8m水泵水银(2)阀门的局部损失系数 gvhj22gp83.12699. 11000185222222vpss_例例如图所示为用于测试新阀门压强

8、降的设备。21的水从一容器通过锐边入口进入管系，钢管的内径均为50mm，绝对粗糙度为0.04mm，管路中三个弯管的管径和曲率半径之比d/R=0.1。用水泵保持稳定的流量12m3h,若在给定流量下水银差压计的示数为150mm，（1）求水通过阀门的压强降；（2）计算水通过阀门的局部损失系数；（3）计算阀门前水的计示压强；（4）不计水泵损失，求通过该系统的总损失，并计算水泵供给水的功率。6.5m2m2m4m150mm1.8m水泵水银（3）计算阀门前的计示压强 伯努利方程gvgpzgvgpz2222222111)22(2222gvgvdl699. 1360005. 014. 31244222dqvv未

9、知，需根据莫迪图查5 . 0管道入口的局部损失系数ss_6.5m2m2m4m150mm1.8m水泵水银例例如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。21的水从一容器通过锐边入口进入管系，钢管的内径均为50mm，绝对粗糙度为0.04mm，管路中三个弯管的管径和曲率半径之比d/R=0.1。用水泵保持稳定的流量12m3h,若在给定流量下水银差压计的示数为150mm，（1）求水通过阀门的压强降；（2）计算水通过阀门的局部损失系数；（3）计算阀门前水的计示压强；（4）不计水泵损失，求通过该系统的总损失，并计算水泵供给水的功率。431055. 810993. 005. 0699. 11000Revd管内流动的

10、雷诺数为未知，需根据莫迪图查由于4000Re105，所以沿程损失系数的计算可用勃拉修斯公式，即0185. 0)1055. 8(3164. 0Re3164. 025. 0425. 0ss_例例如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。21的水从一容器通过锐边入口进入管系，钢管的内径均为50mm，绝对粗糙度为0.04mm，管路中三个弯管的管径和曲率半径之比d/R=0.1。用水泵保持稳定的流量12m3h,若在给定流量下水银差压计的示数为150mm，（1）求水通过阀门的压强降；（2）计算水通过阀门的局部损失系数；（3）计算阀门前水的计示压强；（4）不计水泵损失，求通过该系统的总损失，并计算水泵供给水的功率

11、。6.5m2m2m4m150mm1.8m水泵水银（3）计算阀门前的计示压强 伯努利方程gvgpzgvgpz2222222111)22(2222gvgvdlggvdlzpe2)1 (2113317807. 91000807. 92699. 1)05. 040185. 05 . 01 (8 . 1 2ss_例例如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。21的水从一容器通过锐边入口进入管系，钢管的内径均为50mm，绝对粗糙度为0.04mm，管路中三个弯管的管径和曲率半径之比d/R=0.1。用水泵保持稳定的流量12m3h,若在给定流量下水银差压计的示数为150mm，（1）求水通过阀门的压强降；（2）计算水

12、通过阀门的局部损失系数；（3）计算阀门前水的计示压强；（4）不计水泵损失，求通过该系统的总损失，并计算水泵供给水的功率。6.5m2m2m4m150mm1.8m水泵水银(4)该系统的总损失d/R=0.1查表6-3，弯管的局部阻力系数131. 01jh807. 92699. 1)83.12131. 035 . 0(2fh807. 92699. 1)05. 05 . 62240185. 0(2ss_6.5m2m2m4m150mm1.8m水泵水银wphhgv2) 8 . 12(02水泵的功率P为137. 379. 2807. 92699. 12 . 02) 8 . 12(22wphgvhmH2O W55.102137. 3360012807. 91000pvhgqPgvgpzgvgpz2222222111whph计单位重量流体经过水泵时获得的能量为hpss_作业 莫迪图：6-13，6-14， 6-16，