【2017年整理】流动阻力与能量损失.ppt

流动阻力与能量损失 ;MF2Hf0512000.ppt; 做雷诺试验时为了提高沿程阻力hf的量测精度，改用如图所示的油水压差计量测断面1，2之间的沿程阻力系数，油水交界面的高差为△h`，设水的密度为ρw，油的密度为ρo。;实验装置图; 本题是应用等压面知识和能量方程式联立推求沿程阻力计算值。; 证明取如图所示的1、2断面列能量方程式：因为是圆管均匀流所以管中流速相等，而且流速水头也相等，又由于是水平放置，位置水头相等，所以得：;解题步骤二;MF2Hf0513000.ppt; 雷诺数Re和佛汝德数Fr的物理意义及力学意义。;答：雷诺数是指用来判断流态的一个无量纲的数，其物理意义可理解为水流的粘性力和惯性力之比。雷诺数可用公式表示如下：; 答：弗劳德数是表示过水断面单位重量液体平均动能与平均势能之比的二倍开平方，随着这个比值 大小的不同，可以应用这个无量纲数判断水流的流态，其力学意义可理解为水流的惯性力和重力两种作用力的对比关系。弗劳德数可用公式表示如下：;MF2Hf0513001.ppt; 一梯形断面田间排水沟，已知；底宽b=50cm，边坡系数m=1.5，水温T=20，水深 h=40cm,流速v=10cm/s。 （1）试判别其流态； （2）如果水深和水温保持不变，流速减小到多少时变为层流。;题意分析;解：1.求梯形断面的水力要素：A、χ、R。;解题步骤二; 要保持管中水流为层流，就是要求雷诺数为500时管中流速为多大，应用临界雷诺数公式反求流速：;MF2Hf0521000.ppt; 试以圆管均匀流为例，推导均匀流基本公式。; 已知均匀流的特点： 均匀流过流断面平均流速相等;解： 1. 在管道流中任取一段总流来分析。 2. 已知总流与水平面夹角为α，过水断面积A该流 段长为l。 3. 令： P1，P2分别表示作用于断面1-1，2-2形心上动 水压强。 Z1，Z2分别表示该两断面形心距基准面高度。 τ0为总流边界上平均切应力。 χ为湿周。;受力分析图;重力—— 作用于取出流段的重力为：;解题步骤三;解题步骤三续;解题步骤四;解题步骤四续;MF2Hf0521001.ppt; 有三种管道，其断面形状分别如图所示的圆形正方形和矩形，它们的过水断面积相等，水力坡度相等，沿程阻力系数相等，试求三者最大切应力之比，和三者的流量之比。; 已知均匀流的基本公式:;解：根据面积相等，求直径和边长的关系， ;解题步骤二;解题步骤三;MF2Hf0531000.ppt; 已知圆管层流流速分布。 证明：（1）圆管层流动能修正系数为α=2； （2）圆管的动量修正系数 。; 圆管层流流速分布图如下。; （1）动能修正系数 是指单位时间内通过过水断面的液体动能总和与采用断面平均流速v来代替断面流速 u 求得的过水断面的平均动能之比，动能修正系数表达式为：;解： ;解题步骤二;解题步骤三; （2）动量修正系数是表示单位时间内通过断面的实际动量与单位时间内以相应的断面平均流速通过的动量的比值，作层流运动的水流速u和断面平均流速v的方向一致，动量修正系数表示如下：;解： ;解题步骤二;解题步骤三;MF2Hf0535000.ppt; 一条新的钢管输水管道，管径d=150mm，管长l=1200m，测得沿程水头损失hf=37mH2o，已知水温T=200C，求管中流量Q。; 本题是考查应用达西公式和应用试算法计算沿程阻力系数的方法。;解： 1.设λ=0.026，由达西公式计算得 。;解题步骤二;假设与所求不同，再设λ=0.0215，重复上述步 。;解题步骤四;假设与所求不同，再设λ=0.017，重复上述步 。;解题步骤六;解题步骤七;MF2Hf0542000.ppt; 紊流运动要素u、 u`、 u和v四者的联系与区别。;解题五;解题五续;MF2Hf0542001.ppt;用测速仪测得河流中某点A处的纵向及铅垂方向的瞬时流速如下表。;题意分析;解：（1）求时均流速;解题步骤二;解题步骤二续;解：求速度平方的均值最后推出均方根;解题步骤三;解：（4）若该点的流速梯度为： 试求该点的混掺长度l。;解题步骤五;MF2Hf0544000.ppt;试根据流速的指数分布公式：;圆管流流速分布图; 总流过水断面上的平均流速是一个