第四章 不可壓縮粘性流體的一元流動

第四章不可壓縮粘性流體的一元流動第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV紊流的沿程損失(1)尼古拉茲實驗(A)層流區(qū)第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(B)流態(tài)過渡區(qū)(C)紊流光滑區(qū)Re<1.0105情況第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(D)紊流粗糙區(qū)(平方阻力區(qū))(E)紊流過渡區(qū)(seepage74)第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三管流的沿程損失:當量粗糙度概念:通過將工業(yè)管道實驗結(jié)果與人工砂粒粗糙管的結(jié)果比較,把和工業(yè)管道的管徑相同,紊流粗糙區(qū)值相等的人工粗糙管的砂粒粗糙度定義為工業(yè)管道的當量粗糙度工業(yè)管道紊流過渡區(qū)的值按工業(yè)管道紊流實驗結(jié)果而繪制的=f(Re,/d)曲線圖稱為莫迪圖紊流過渡粗糙區(qū)(P74)柯列勃洛克公式第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三明渠流的沿程損失(1)謝才公式V:斷面平均速度R:水力學半徑J:水力坡度C:謝才系數(shù)與達西公式相比:(2)曼寧公式對于n<0.02R<0.5m的管道和小渠道,曼寧公式適用性較好第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三例4-6Q=0.02m3/s,d=0.2m,水溫為100C,軸線處速度為um=1.2m/s,管流屬水力光滑試求:管壁切應(yīng)力0解:設(shè)利用牛頓迭代法即設(shè)初值x0=20,三次迭代后得x=25.93第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三例4-7圓管紊流速度分布為試證明:混合長度表達式為證明:由于故導(dǎo)得第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三例新鑄鐵管d=100mm,當量粗糙度=0.35mm,在長為L=100m輸水管路上,hf=2m,溫度T=200C求:管道壁面的類型解:由公式有故管壁屬于粗糙過渡壁面第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三例鐵管d=200mm,當量粗糙度=0.2mm,液體的運動粘度=1.510-6m2/s,當Q=1L/s和Q=40L/s時求:管道沿程損失系數(shù)=?解:(1)當Q=1L/s=10-3m3/s時先假設(shè)流動屬于水力光滑區(qū)即流動屬于紊流光滑管區(qū),利用以上公式是合理的第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三解:(2)當Q=40L/s=4010-3m3/s時利用柯列勃洛克公式可利用牛頓迭代法求得=0.0211故流動屬于紊流過渡區(qū)第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三例4-9新鑄鐵水管,長L=100m,d=0.25m,水溫200C,水流量為Q=0.05m3/s,求沿程水頭損失hf解:查表得水的運動粘度查表4-2,=0.3mm,/d=1.210-3,查莫迪圖,=0.021,故(水柱)第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三看書P76例4—8例4—10例4--11第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三例梯形渠道,底寬b=6m,水深h=2m,兩岸坡度為1:1,曼寧粗糙系數(shù)n=0.017,若水流在阻力平方區(qū),水力坡度J=0.0002求:渠道的流量hb解:過水斷面面積(m=ctg=1)濕周(1)按曼寧公式計算第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三hb(2)按巴氏公式計算第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三d11122LV2V1d2z2z100流動的局部損失(1)突擴圓管的局部損失分析動量方程利用z1-z2=LcosQ=A2V2代入上式有第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三d11122LV2V1d2z2z100代入hj表達式中取則第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三d11122LV2V1d2z2z100(2)局部損失系數(shù)與水頭相對應(yīng)(3)常用流道的局部損失系數(shù)流入水池=1.0第18頁