流动阻力和能量损失.ppt

§4.5圆管中紊流运动及沿程损失4.5.1紊流流动的内部结构Av=（0.75-0.9）umaxumaxr0ryu（1）粘性底层区（2）紊流核心区（3）过渡区—层流边层的厚度可见，δ随雷诺数的增加而减小。第31页，课件共48页，创作于2023年2月§4.5圆管中紊流运动及沿程损失4.5.2紊流流动的脉动现象与时均化概念脉动速度瞬时速度平均速度流体质点不断地互相混杂和碰撞，必然引起流场中各物理量随时间的波动，这种现象称为脉动现象。紊流中各点的压强：脉动现象时均化或：第32页，课件共48页，创作于2023年2月§4.5圆管中紊流运动及沿程损失4.5.3紊流的沿程阻力损失根据均匀流基本方程式，沿程水头损失为：紊流中的切应力，包括粘性切应力和惯性切应力两部分。惯性切应力：则切应力：粘性切应力：紊流中的切向应力有两部分组成：由相邻两流层间时间平均流速相对运动所产生的粘滞切应力纯粹由脉动流速所产生的附加切应力第33页，课件共48页，创作于2023年2月上式应用于圆管紊流，理论上可证明断面上流速分布规律。式中：-卡门通用常数，实验方法确定C–积分常数，实验方法确定§4.5圆管中紊流运动及沿程损失4.5.3紊流的沿程阻力损失紊流核心区速度分布：粘性底层区速度分布：y–流体质点至管壁的距离–管壁处切应力第34页，课件共48页，创作于2023年2月关于流动阻力和能量损失第1页，课件共48页，创作于2023年2月§4.1流动阻力和能量损失影响能量损失的因素流体本身：管壁:粘滞性、惯性阻滞、扰动能量损失的表示方法液体：气体:水头损失，单位重量液体的能量损失.hw压力损失，单位体积的气体的能量损失.机械能的消耗称为能量损失。第2页，课件共48页，创作于2023年2月ⅠⅡⅢ4.1.1沿程阻力及损失在边壁沿程不变的管段，流动阻力规律也基本不变，这类阻力为沿程阻力。克服沿程阻力引起的能量损失称为沿程损失，hf4.1.2局部阻力及损失在边界急剧变化的区域，阻力主要集中在该区域内及其附近，这种集中分布的阻力称为局部阻力。局部损失用hj表示。总能量损失§4.1流动阻力和能量损失第3页，课件共48页，创作于2023年2月hjahf1hjbhf2hjchf3hjdhf4hw§4.1流动阻力和能量损失第4页，课件共48页，创作于2023年2月雷诺实验:1876～1883年是流体力学的重要实验之一实验目的:研究沿程损失规律观察流动状态寻找影响流动状态的因素寻找不同流动状态下沿程损失规律O.Reynolds

(1842-1912)§4.1流动阻力和能量损失4.2.1雷诺实验和两种状态第5页，课件共48页，创作于2023年2月§4.2流体的流动状态实验装置:第6页，课件共48页，创作于2023年2月实验现象:小流量§4.2流体的流动状态第7页，课件共48页，创作于2023年2月中流量§4.2流体的流动状态第8页，课件共48页，创作于2023年2月大流量§4.2流体的流动状态第9页，课件共48页，创作于2023年2月过渡状态紊流层流层流运动：流体的流速较小时，颜色水成一直线，说明流体质点互不干扰，各自沿自己的运动轨迹运动，且平行于流管轴线。这种有分层有规则的流动状态称为层流运动。紊流运动：流体的流速较大时，颜色水与清水混杂，说明流体质点互相干扰，互相碰撞。这种杂乱无章的流动状态叫做紊流运动。过渡状态：流体质点的运动处于不稳定状态。着色流束开始振荡。§4.2流体的流动状态第10页，课件共48页，创作于2023年2月§4.2流体的流动状态临界流速：流体运动状态改变点的流速称为临界流速。层流紊流的临界速度——上临界流速紊流层流的临界速度——下临界流速——上临界速度——下临界速度由实验得知：第11页，课件共48页，创作于2023年2月§4.2流体的流动状态4.2.2沿程水头损失与流速的关系OABCDElghflgvvcrvcr，层流：OA段，m=1，紊流：CDE段，m=1.75-2.0，结论：沿程损失与流动状态有关，故计算各种流体通道的沿程损失，