重量流量G和400度 (v=1.5cm2/s)
时的水头损失。
【解】体积流量 平均流速
1) 10°C时的雷诺数
2) 40。0时的雷诺数
【例】已知 P=9800kg/m\ gin=1.0kg/s, /=1800m, =0.08cm2/s, J=100mm, Zi=85m, z2=105m,求
但都集中在很短的流段内，这种阻力称为 局部阻力。发生在非均匀流段上.由局部阻力产 生的水头损失。
以h表示
或
I
总损失： J
q
…一 f 一 一「—-I. 3
二、水力半径及其 对水头损失的形响
©
过流断面面积A越大，水头损失龙w越小。
湿周％ s 在过流断面上流体与固体边壁的接触周长o
过流断面面积4相同时，湿周％越 切2
A教学内容、点及难点
基本内容 采用以水为代表的液体，研究水头损失的成因与分类，探讨水头损失与液 流型态 的关系，分析水头损失的变化规律及其计算方法。
重、难点
1. 流动的分类：层流和紊流的理解。 2. 经验公式的理解和应用。
• 了解流动的两种流态（层流与紊流）及其判 别，知道紊流的脉动特性与时间平均的概念；
圆管中恒定流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，又分为 上临界 雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动必 为紊流，它很 不确定，跨越一个较大的取值范围。有实际意义的是下临界 雷诺数，表示低于此 雷诺数的流动必为层流，有确定的取值，圆管定常流 动取为
层流 二^〉紊流
层流 —I紊流
对于层流，T又满足牛顿内摩擦阻力定律
则
积分,并代入边界条件：尸=,0时.,得 抛物线分布
当r =0时.
•平均流速和流量
8//u^.urdr
:"曜" 獭"' 128/J
晶
二、达西公式和沿程阻力系数
由平均流速公式得
其中
沿程阻力系数
（无量纲量）
（只适于层流）
【例】在长度1=10000mv直径d=300m的管路中输送Y=9. SlkN/m3的重 油，其
大.永头损失外越大。
^7^
产b
2b
流动阻力F :
水力半径R: 水力直径心: 水力半径夫越大，水头损失儿越小。
单位：m 单位：m
第二节粘性流体运动
的两种流态 一、伊诺实验
5
int
速度由小到大, 速度由大到小,
层流向紊流过渡——上临界速度吗I 紊流向层流
过渡--下临界速度Vk
线条摆动弯曲, 旋 转，破裂
目
第［章流《成其主要物理性质
第2章流＜ F静力学 第3章流＜ F动力学基 第4章流动阻础力和水头损失 第5章孔口、管嘴出流及有压管流 第6章明渠均匀流 第7章明渠水流的两种流态及其转换
篥一节流动阻力和水头损失的分类 第二节粘性流体运动的两种流态 第三节 均匀流的沿程水头损失
篥四节 以】 管中的层流运动 第五节麦流运动 黛六节茶流的沿程水头损失 第七节局部水头损失
稳定直线，质点 不 相混杂
紊流
线条完全散开，质点 混 杂，作无规则运动
二、流动状态与水头损失的关系
层流运动；AB直线 紊流运动；DE线 紊流运动；E点之后
流态不稳;
三、流态的判别
曹诺数
临界速度不能作为判别流态的标准！ 通过量纲分析和相似原理发现.上面的物理量可以组合成一个无量 纲数.并且 可以用来判别流态。
I
I
-------------------1
■ Re
-------------------► Re 上临界雷诺数■
诺数
----------1----
■下临界雷
对圆管: 对非圆管断面: 对明渠流： 对绕流现象：
对流体绕过球形物体:
d —圆管直径 R 一水力半径 R —水力半径 L -固体物的特征长度
Tf %1
列写动量方程 或
II z
列写伯努利方程 均匀流基本方程
•均匀流剪应力分布图 由To=pgRJ及R=r/2 （园管）得
•沿程水头损失的计算公式
达西公式：
项
将均匀流基本方程代入达西公式，得
（园管公式） （通用公式）
第四节圆管中的层流运动 s 管层流速度分布
由均匀流基本方程j)=pgRJ ,得园管内任一点处
d —球形物直径
【例】水和油的运动粘度分别为
若它们以
直径为
的圆管中流动，试确定其流
动状态？
的流速在
【解】 对1一1, 2—2列写伯努利方程
水的流动雷诺数 油的流动雷诺数
紊流流态 层流流态
【例】温度 运动粘度
的水，在直径 的管中
流动，测得流速 ，问水流处于什么状态？如要改变其运动，可以采
取那些办法？
称为雷诺数。
1883年，重送试验也表明：圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数
vd
Re=
— V
d是圆管直径，〃是平均流速，v是流体的运动粘性系数。
实际流体的流动之所以会呈现出两种不同的型态是扰动因盍与粘性稳定曲 之间对比和 抗衡的结果。即惯性扰动和粘性稳定之间对比和抗衡的结果。
=惯性力=vd
利于稳定
【解】 水的流动雷诺数 如要改变其流态
1） 改变流速 2） 提高水温改变粘度
层流流态
第三节 均匀流的沿程水头损失
_、均匀流基本方程
对流体中一有限体进行受力分析 流股本身的重量
Geos a = pgAl cos 3 = pgA（z2 一 4）
端面压力
（Pi—P2）A
流股表面受到的摩擦力
丁0〜流股湿周上的平均切应力
能量损失的表示方法 液体:,-单位重量流体的能量损失
气体：幺-单位体积流体的能量损失
Pw
第一节流动阻力和 水头损失的分类 一、损失分类及计:算
在均匀流中.流体所承受的阻力只有不变的屋擦
沿程损失： 阻力，称为沿程阻力。发生在均匀览段上，由沿
程阻力产生的水头损失。
以外表示
或
局部损失:
在非均匀流动中,各流段所形成的阻力是各种各 样的，
. 管路的压强降低值及损失功率。
即
则
压降为
损失功率 为
第四节紊流的特征 一、未流的发生机理
任意流层之上下侧的切应力构成 顺 时针方向的力矩，有促使旋涡 产生 的倾向。
旋涡受升力而升降，产生横向运动，引起流体层之间的混掺
•知道圆国管层流和紊流的断面流速分布;
• 牢 固S掌 握 确 定 圆国管 流 动 沿 程 水 头 损 失 系 数 和 水头损失的途径和方法；
♦理解边界层概念，了解边界层分离现象和物 体的绕流阻力。
造成能量损失的原因：流动阻力
内因一流体的粘滞性和惯性 外因一 流体与固体壁面S的接触情况
流体的运动状态