第四章管路的水力计 §4.1粘性流体的两种流动状态 §4.2管路的水力计算 §4.3管路中的水击 §4.4孔口与管嘴出流
第四章 管路的水力计算 §4.1 粘性流体的两种流动状态 §4.2 管路的水力计算 §4.3 管路中的水击 §4.4 孔口与管嘴出流
§4.1粘性流体的两种流动状态 在不同的初始和边界条件下,粘性流体质点的运动会出现 两种不同的运动状态,一种是所有流体质点作定向有规则的运 动,另一种是作无规则不定向的混杂运动。前者称为层流状态 后者称为湍流状态(别称紊流状态)。首先是英国物理学家雷 诺在1883年用实验证明了两种流态的存在,确定了流态的判别 方法。 雷诺实验 如图为雷诺实验装置。 打开阀门A、B,当玻 璃管中流速较小时, 可看到颜色水在玻璃 管中呈明显的直线形/?y
§4.1 粘性流体的两种流动状态 在不同的初始和边界条件下，粘性流体质点的运动会出现 两种不同的运动状态，一种是所有流体质点作定向有规则的运 动，另一种是作无规则不定向的混杂运动。前者称为层流状态， 后者称为湍流状态（别称紊流状态）。首先是英国物理学家雷 诺在1883年用实验证明了两种流态的存在，确定了流态的判别 方法。 一、雷诺实验 如图为雷诺实验装置。 打开阀门A、B，当玻 璃管中流速较小时， 可看到颜色水在玻璃 管中呈明显的直线形
状且很稳定,这说明此时整个管中的水都是作平行于轴向流 动,流体质点没有横向运动,不互相混杂,为层流状态,如a 所示。将阀A逐渐开大颜色水开始抖动,直线形状破坏,为 过渡状态,如b所示。当门开大到一定程度,颜色水不再 保持完整形态,而破裂成如c所示的杂乱无章、瞬息变化的状 态。这说明此时管中流体质点有剧烈的互相混杂,质点运动 速度不仅在轴向而且在纵向均有不规则的脉动现象,此为湍 流状态 如果此时将阀门关小,紊乱现象逐渐减轻,管中流速降低 到一定程度时,颜色水又恢复直线形状出现层流。 、流态的判别 上临界流速ν:从层流变紊流时的平均速度
状且很稳定，这说明此时整个管中的水都是作平行于轴向流 动，流体质点没有横向运动，不互相混杂，为层流状态，如a 所示。将阀A逐渐开大颜色水开始抖动，直线形状破坏，为 过渡状态，如b所示。当阀门开大到一定程度，颜色水不再 保持完整形态，而破裂成如c所示的杂乱无章、瞬息变化的状 态。这说明此时管中流体质点有剧烈的互相混杂，质点运动 速度不仅在轴向而且在纵向均有不规则的脉动现象，此为湍 流状态。 如果此时将阀门关小，紊乱现象逐渐减轻，管中流速降低 到一定程度时，颜色水又恢复直线形状出现层流。 二、流态的判别 上临界流速 vc ：从层流变紊流时的平均速度
下临界流速ν:从紊流变层流时的平均速度。 由雷诺实验,流体呈何种运动状态与管径、流体的粘度以 及速度有关。如果管径或运动粘度改变,则临界流速也随之 而变,但νd却是一定的。将νc这一无量纲数称为雷 诺数Re,对应于上、下临界流速有上、下临界雷诺数 R 雷诺通过实验知:下临界雷诺数为一定值,而上临界雷诺数 与实验遇到的外界扰动有关。所以一般以下临界雷诺数判别 流态,即Re<2320时,管中是,流; Re>2320时,管中是荔
下临界流速 ：从紊流变层流时的平均速度。 由雷诺实验，流体呈何种运动状态与管径、流体的粘度以 及速度有关。如果管径或运动粘度改变，则临界流速也随之 而变，但 却是一定的。将 这一无量纲数称为雷 诺数Re，对应于上、下临界流速有上、下临界雷诺数 雷诺通过实验知：下临界雷诺数为一定值，而上临界雷诺数 与实验遇到的外界扰动有关。所以一般以下临界雷诺数判别 流态，即 R e 2320时，管中是紊流 。 R e 2320时，管中是层流 ； vc d c = Re vc d v dc Rec = vc d c v
§4.2管路的水力计算 流动阻力及能量损失的两种形式 1、沿程阻力与沿程损失 粘性流体运动时,由于流体的粘性形成阻碍流体运动的 力称为沿程阻力。流体克服沿程阻力所消耗的机械能称为沿 程损失。单位重量流体的沿程损失称为沿程水头损失为 h NAg 其中称为沿程阻力系数,它与雷诺数和管道表面的粗糙度 有关,是一个无量纲数,由实验确定。 2、局部阻力与局部损失 粘性流体流经各种局部障碍装置时,由于过流断面变化
§4.2 管路的水力计算 一、流动阻力及能量损失的两种形式 1、沿程阻力与沿程损失 粘性流体运动时，由于流体的粘性形成阻碍流体运动的 力称为沿程阻力。流体克服沿程阻力所消耗的机械能称为沿 程损失。单位重量流体的沿程损失称为沿程水头损失为 其中 称为沿程阻力系数，它与雷诺数和管道表面的粗糙度 有关，是一个无量纲数，由实验确定。 2、局部阻力与局部损失 粘性流体流经各种局部障碍装置时，由于过流断面变化 g v d l hf 2 2 =