1、流體流動湍流阻力損失第1頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四本節主要內容：經驗公式莫狄圖1、管壁粗糙度對摩擦系數的影響2、量綱分析法(因次分析法)3、湍流摩擦系數的求算第2頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四湍流運動時，管壁的粗糙度對阻力、能量的損失有較大的影響。絕對粗糙度 ：管壁粗糙部分的平均高度。相對粗糙度 /d：絕對粗糙度與管道直徑的比值。du1、管壁粗糙度對摩擦系數的影響第3頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四材料與加工精度；光滑管：玻璃管，銅管等；粗糙管：鋼管、鑄鐵管等。使用時間；絕對粗糙度可查表或相關手冊。 粗糙度的產生第

2、4頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四dubbb 層流運動流體運動速度較慢, 與管壁碰撞不大，因此對阻力、摩擦系數無影響，只與Re有關。層流時， 在粗糙管的流動與在光滑管的流動相同。 粗糙度對摩擦系數的影響第5頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四bb ，Re b 質點通過凸起部分時產生漩渦 能耗 對摩擦系數有影響。湍流運動阻力與層流相似，此時稱為水力光滑管。第6頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四湍流運動時流體的直管阻力為：為阻力系數， 湍流運動時阻力Wf在形式上與層流相同。第7頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四

3、 依據一定的原則，將幾個變量組合成一個無因次數群。用無因次數群代替原來若干變量進行實驗，以得到可應用的公式。這一方法稱為量綱分析方法。2、量綱分析法(因次分析法)什么是量綱分析方法？第8頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四 因某些研究問題過于復雜，以至不能建立數學表達式或難以用數學方法求解。轉而用實驗方法。引入量綱分析方法可使實驗變量減少、實驗數據關聯過程得以簡化。為什么要用量綱分析方法？第9頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四 量綱分析法的基礎是：因次一致性的原則和定理。 2、量綱分析法(因次分析法)因次一致性的原則：一個能合理反映物理現象的方程，其等

4、號兩邊不僅數值相等，而且每一項都應具有相同的因次。量綱分析方法的原理第10頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四 設影響某現象的物理量為n個，這些物理量的基本因次為m個，則該物理現象可用N=n-m個獨立的無因次數群的冪函數表示，此即為定理。此類無因次數群稱為準數。 第11頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四摩擦系數的影響因素可用以下的一般式表示：也可寫成冪指數形式： 第12頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四利用量綱分析法 式中六個物理量的因次分別為： （1） 第13頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四整理，得：將上

5、面六個式代入（1）式，得： 第14頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四根據因次一致性原則，得：第15頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四將方程解代入原方程（1）整理，得：（1） 第16頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四 只與兩個無因次數群有關。湍流摩擦阻力系數的通式：第17頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四光滑管（1）柏拉修斯(Blasius)式：3、湍流摩擦系數的求算經驗公式適用范圍：常見的幾種解析式有：第18頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四（2） 顧毓珍公式： 適用范圍：第19頁，共

6、33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四（3）尼庫拉則與卡門公式： 適用范圍：第20頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四粗糙管（1）顧毓珍公式： 適用范圍：第21頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四粗糙管（2）尼庫拉則公式： 適用范圍：達到完全湍流第22頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四莫狄圖 (1) 層流區 (2) 過渡區 (3) 湍流區(4) 完全湍流區(阻力平方區)第23頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四滯流區過渡區湍流區完全湍流，粗糙管光滑管Re/d摩擦系數與雷諾準數、相對粗糙度的關系(雙對數

7、坐標)第24頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四圓管A 管道截面積 浸潤周邊長度當量直徑法：ab矩形管Rr環形管4. 流體在非圓直管中的阻力第25頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四 流體流經管件時，其速度的大小、方向等發生變化，出現漩渦，內摩擦力增大，形成局部阻力。常見的局部阻力有：突擴突縮彎頭三通四、局部阻力第26頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四 由局部阻力引起的能耗損失的計算方法有兩種：阻力系數法和當量長度法。為局部阻力系數。由實驗得出，可查表或圖。4.1 阻力系數法第27頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星

8、期四1). 突擴管和突縮管常見局部阻力系數的求法：2). 進口和出口進口：容器進入管道，突縮。A小/A大0，=0.5出口：管道進入容器，突擴。A小/A大0，=1.0突擴管第28頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四 le為當量長度。 將流體流經管件時，所產生的局部阻力折合成相當于流經長度為le的直管所產生的阻力。le由實驗確定，可查表。4.2 當量長度法第29頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四 強調：在計算局部阻力損失時，公式中的流速u均為截面積較小管中的平均流速。五、 管道總阻力第30頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四例 如圖所示輸水系統，已知管路總長度（包括所有當量長度，下同）為100m，壓力表之后管路長度為80m，管路摩擦系數為0.03，管路內徑為0.05m，水的密度為1000kg/m3，泵的效率為0.8，輸水量為15m3/h。求：（1）整個管路的阻力損失，J/kg；（2）泵軸功率，kw. H=20mH1=2m第31頁，共33頁，2022年，5月20日，11點4分，星期四解：（1）整個管路的阻力損失，J/kg；由題意知， （2）泵軸功率，kw；在貯槽液面0-0與高位槽液面1-1間列