第四章粘性流体运动及其阻力计算资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 第四章 粘性流体运动及其阻 力计算
4.1流体运动与流动阻力的两种形式>4.1.1流动阻力的影响因素（1）过流断面面积A（2）过流断面与固体边界相接触的周界长一—湿周x·流动阻力与断面面积成反比·流动阻力与湿周成正比·水力半径R：过水断面的面积A与润湿周长的比值。R=A/x·问题：半径为r的圆管，其水力半径为r/2；边长为a的正方形管，其水力半径为a/4。·流体流动阻力与A、R均成反比。资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 4.1 流体运动与流动阻力的两种形式 ➢4.1.1 流动阻力的影响因素 （1）过流断面面积A （2）过流断面与固体边界相接触的周界长——湿周χ •流动阻力与断面面积成反比 •流动阻力与湿周成正比 •水力半径R：过水断面的面积A与润湿周长的比值。 • R＝A/χ •问题：半径为r的圆管，其水力半径为 ；边长为a的正方形管 ，其水力半径为 。 •流体流动阻力与A、R均成反比 。 r/2 a/4
4.1流体运动与流动阻力的两种形式4.1.2流体运动与流动阻力的两种形式流体运动及其阻力与过流断面密切相关。工程流体力学中，常根据过流断面的变化情况将流体的运动及其所受的阻力分为两种形式。4.1.2.1均匀流动和沿程损失过水断面的形状、大小和方位沿流程都不改变均匀流动：流线为平行的直线。沿程阻力：均匀流动中，流体所承受沿程不变的摩擦阻力（或切应力）。沿程损失hf：由沿程阻力作功而引起的能量损失或水头损失。a总水头线测压管水头线圆弯212门突扩突缩011直角弯资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 4.1 流体运动与流动阻力的两种形式 ➢ 4.1.2 流体运动与流动阻力的两种形式 • 流体运动及其阻力与过流断面密切相关。工程流体力学中，常根据 过流断面的变化情况将流体的运动及其所受的阻力分为两种形式。 • 4.1.2.1 均匀流动和沿程损失 • 过水断面的形状、大小和方位沿流程都不改变 • 均匀流动：流线为平行的直线。 • 沿程阻力：均匀流动中，流体所承受沿程不变的摩擦阻力（或切应 力）。 • 沿程损失hf：由沿程阻力作功而引起的能量损失或水头损失
4.1流体运动与流动阻力的两种形式>4.1.2.2非均匀流动和局部损失过水断面的形状、大小或方位沿流程发生了急剧的变化。非均匀流动：流线不是平行的直线。，局部阻力：液流因固体边界急剧改变而引起速度分布的变化，从而产生的阻力。局部损失h：由局部阻力作功而引起的水头损失。均匀流动中：总水头线沿流程逐渐倾斜向下，坡度不变；测压管水头线与之平行。非均匀流动中：总水头线下降，测压管水头不确定。总水头线测压管水头线圆弯212闸门突扩区10直角雪资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 4.1 流体运动与流动阻力的两种形式 ➢ 4.1.2.2 非均匀流动和局部损失 • 过水断面的形状、大小或方位沿流程发生了急剧的变化。 • 非均匀流动：流线不是平行的直线。 • 局部阻力：液流因固体边界急剧改变而引起速度分布的变化，从而 产生的阻力。 • 局部损失hr：由局部阻力作功而引起的水头损失。 • 均匀流动中：总水头线沿流程逐渐倾斜向下，坡度不变；测压管水 头线与之平行。 • 非均匀流动中：总水头线下降，测压管水头不确定
4.1流体运动与流动阻力的两种形式总水头损失h, =Zh,+Zh,>练习题：判断：在一形状固定直管中流动的流体，其水头损失包括沿程水头损失与局部水头损失。问题：何谓均匀流及非均匀流？以上分类与过流断面上流速分布是否均匀有无关系？均匀流是指流线是平行直线的流动。非均匀流是流线不是平行直线的流动。这个分类与过流断面上流速分布是否均匀没有关系。资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 4.1 流体运动与流动阻力的两种形式 ➢ 练习题： • 判断：在一形状固定直管中流动的流体，其水头损失包括沿 程水头损失与局部水头损失。 • 错 • 问题：何谓均匀流及非均匀流？以上分类与过流断面上流速 分布是否均匀有无关系？ • 均匀流是指流线是平行直线的流动。 • 非均匀流是流线不是平行直线的流动。 • 这个分类与过流断面上流速分布是否均匀没有关系。 = + r f 总水头损失 hl h h