第四章 不可压缩粘性流体的一元流动3

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章 不可压缩粘性,流,体,的一元流动,4-8,沿程损失系数的实验研究,尼古拉兹实验 莫迪图,4-9,局部水头损失,局部损失产生的原因,截面突然扩大的局部损失系数,lg,(100,),d/,61,30,252,120,1014,504,lg,(Re),0.4,0.3,0.6,0.5,0.8,0.7,1.0,0.2,1.1,0.9,2.8,3.2,3.0,3.6,3.4,4.0,3.8,4.4,4.2,4.8,4.6,5.2,5.0,5.6,5.4,6.0,5.8,III,II,I,V,IV,紊流的沿程,损失,(1),尼古拉兹实验,(,A),层流区,lg,(100,),d/,61,30,252,120,1014,504,lg,(Re),0.4,0.3,0.6,0.5,0.8,0.7,1.0,0.2,1.1,0.9,2.8,3.2,3.0,3.6,3.4,4.0,3.8,4.4,4.2,4.8,4.6,5.2,5.0,5.6,5.4,6.0,5.8,III,II,I,V,IV,(B),流态过渡区,(,C),紊流光滑区,Re 1.0,10,5,情况,lg,(100,),d/,61,30,252,120,1014,504,lg,(Re),0.4,0.3,0.6,0.5,0.8,0.7,1.0,0.2,1.1,0.9,2.8,3.2,3.0,3.6,3.4,4.0,3.8,4.4,4.2,4.8,4.6,5.2,5.0,5.6,5.4,6.0,5.8,III,II,I,V,IV,(D),紊流粗糙区,(,平方阻力区,),(E),紊流过渡区,(,see page74),管流的沿程,损失,:,当量粗糙度概念,:,通过将工业管道实验结果与人工砂粒粗糙管的结果比较,把和工业管道的管径相同,紊流粗糙区,值相等的人工粗糙管的砂粒粗糙度,定义为工业管道的当量粗糙度,工业管道紊流过渡区的,值,按,工业管道紊流实验结果而绘制的,=,f(Re,/d),曲线图称为莫迪图,紊,流过渡粗糙区,(,P74),柯列勃洛克,公式,明渠流的沿程,损失,(1),谢才公式,V:,断面平均速度,R:,水力学半径,J:,水力坡度,C:,谢才系数,与达西,公式相比,:,(,2),曼宁公式,对于,n0.02 R0.5m,的管道和小渠道,曼宁公式适用性较好,例,4-6,Q=0.02m,3,/s , d=0.2m,水温为,10,0,C ,轴线处速度为,u,m,=1.2m/s,管流属水力光滑,试求,:,管壁切应力,0,解,:,设,利用牛顿迭代法即,设,初值,x,0,=20,三次迭代后得,x=25.93,例,4-7,圆管紊流速度分布为,试,证明,:,混合长度表达式为,证明,:,由于,故导得,例 新铸铁管,d=100mm,当量粗糙度,=0.35,mm,在长为,L=100m,输水管路上,h,f,=2m,温度,T=20,0,C,求,:,管道壁面的类型,解,:,由,公式有,故管壁,属于粗糙过渡壁面,例 铁管,d=200mm,当量粗糙度,=0.2,mm,液体的运动粘度 ,=1.510,-6,m,2,/s,当,Q=1 L/s,和,Q=40 L/s,时,求,:,管道沿程损失系数,=?,解,:,(,1),当,Q=1L/s=10,-3,m,3,/s,时,先,假设流动属于水力光滑区,即,流动属于紊流光滑管区,利用以上公式是合理的,解,:,(2),当,Q=40 L/s = 40,10,-3,m,3,/s,时,利用柯列勃洛克公式,可,利用牛顿迭代法求得,=0.0211,故,流动属于紊流过渡区,例,4-9,新铸铁水管,长,L=100m, d=0.25m,水温,20,0,C,水流量为,Q=0.05m,3,/s,求沿程,水头损失,h,f,解,:,查表得水的,运动粘度,查表,4-2,=0.3,mm, /d=1.210,-3,查莫迪图, =0.021,故,(,水柱,),看书,P76-,例,48,例,410,例,4-11,例 梯形渠道,底宽,b=6m,水深,h=2m,两岸坡度 为,1:1,曼宁粗糙系数,n=0.017,若水流在阻力平方区,水力坡度,J=0.0002,求,:,渠道的流量,h,b,解,:,过水,断面面积,(,m=,ctg,=1),湿周,(,1),按曼宁公式计算,h,b,(,2),按巴氏公式计算,d,1,1,1,2,2,L,V,2,V,1,d,2,z,2,z,1,0,0,流动的局部损失,(,1),突扩圆管的局部损失分析,动量方程,利用,z,1,-z,2,=,Lcos, Q=A,2,V,2,代入上,式 有,d,1,1,1,2,2,L,V,2,V,1,d,2,z,2,z,1,0,0,代入,h,j,表达式中,取,则,d,1,1,1,2,2,L,V,2,V,1,d,2,z,2,z,1,0,0,(,2),局部损失系数,与,水头相对应,(,3),常用流道的局部损失系数,流入水池,=1.0,作业,: 4-7 4-11,预习 第四章 不可压缩粘性流体的一元流动,4-10,工程应用举例,牛顿迭代法,