流動(dòng)阻力和水頭損失

流動(dòng)阻力和水頭損失第1頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因及分類(lèi)一、基本概念濕周：管子斷面上流體與固體壁接觸的邊界周長(zhǎng)。以表示。單位：米2、水力半徑：斷面面積和濕周之比。單位：米例：圓管：正方：

第2頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圓環(huán)流：明渠流：3、絕對(duì)粗糙度：壁面上粗糙突起的高度。4、平均粗糙度：壁面上粗糙顆粒的平均高度或突起高度的平均值。以Δ表示。5、相對(duì)粗糙度：Δ/D（D——管徑）。

第3頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、阻力產(chǎn)生的原因1、外因：（a）管子的幾何形狀與幾何尺寸。面積：A1＝a2A2＝a2A3＝3a2/4濕周：水力半徑:R1＝0.25a>R2＝0.2a>R3＝0.1875a實(shí)驗(yàn)結(jié)論：阻力1<阻力2<阻力3

水力半徑R，與阻力成反比。R↑，阻力↓第4頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（b）管壁的粗糙度。Δ↑，阻力↑（c）管長(zhǎng)。與hf成正比。L↑，阻力↑

2、內(nèi)因：

流體在流動(dòng)中永遠(yuǎn)存在質(zhì)點(diǎn)的摩擦和撞擊現(xiàn)象，流體質(zhì)點(diǎn)由于相互摩擦所表現(xiàn)出的粘性，以及質(zhì)點(diǎn)撞擊引起速度變化所表現(xiàn)出的慣性，才是流動(dòng)阻力產(chǎn)生的根本原因。沿程阻力：粘性造成的摩擦阻力和慣性造成的能量消耗。局部阻力：液流中流速重新分布，旋渦中粘性力做功和質(zhì)點(diǎn)碰撞產(chǎn)生動(dòng)量交換。第5頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、阻力的分類(lèi)1、沿程阻力與沿程水頭損失（1）沿程阻力：沿著管路直管段所產(chǎn)生的阻力（管路直徑不變，計(jì)算公式不變）（2）沿程水頭損失：克服沿程阻力所消耗的能量∑hf＝hf1+hf2+hf32、局部阻力與局部阻力損失（1）局部阻力：液流流經(jīng)局部裝置時(shí)所產(chǎn)生的阻力。

（2）局部水頭損失：∑hj＝hj1+hj2+hj3

第6頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月總水頭損失：hw＝∑hf+∑hj第7頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)兩種流態(tài)及轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)一、流動(dòng)狀態(tài)——流態(tài)轉(zhuǎn)化演示實(shí)驗(yàn)：雷諾實(shí)驗(yàn)

第8頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)果：（a）速度小時(shí)，色液直線前進(jìn)，質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)——層流（b）速度較大時(shí)，色液顫動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)——過(guò)渡區(qū)（c）速度大時(shí)，色液不連續(xù)，向四周紊亂擴(kuò)散，質(zhì)點(diǎn)做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)——紊流（湍流）

第9頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由此得出以下三個(gè)概念：層流、紊流、過(guò)渡狀態(tài)

（1）層流：流體質(zhì)點(diǎn)平行向前推進(jìn)，各層之間無(wú)摻混。主要以粘性力為主，表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)的摩擦。為第一種流動(dòng)狀態(tài)。（2）過(guò)渡狀態(tài)：層流、紊流之間有短暫的過(guò)渡狀態(tài)。為第二種流動(dòng)狀態(tài)。（3）紊流：?jiǎn)蝹€(gè)流體質(zhì)點(diǎn)無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，不斷摻混、碰撞，整體以平均速度向前推進(jìn)。主要以慣性力為主，表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)的撞擊和混摻，為第三種流動(dòng)狀態(tài)。第10頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、沿程水頭損失與流速的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)方法：在實(shí)驗(yàn)管路A、B兩點(diǎn)裝測(cè)壓管測(cè)壓降，用實(shí)測(cè)流量求流速。

第11頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：把實(shí)驗(yàn)點(diǎn)描在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上回歸方程式：（1）.層流時(shí)，（2）.紊流時(shí)，

m=1.75～2，θ＝60°（3）.實(shí)驗(yàn)還證明，不能用臨界速度作為判別流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)橛蓪恿鞯轿闪髯兓瘯r(shí)的Vcup和由紊流到層流轉(zhuǎn)化時(shí)的Vcdown不同，且有Vcup>Vcdown（4）.流動(dòng)介質(zhì)變化時(shí)，Vc也不同，由此得出，Vc不能作為判別流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。第12頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、判別流動(dòng)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)Re

1、雷諾實(shí)驗(yàn)中所發(fā)生的現(xiàn)象與下列因素有關(guān)，流體密度ρ，粘性系數(shù)μ，平均流速V，管徑D，即流動(dòng)現(xiàn)象＝f（ρ，μ，V，D）即流動(dòng)現(xiàn)象只與雷諾數(shù)Re有關(guān)。

對(duì)于圓管，雷諾數(shù)V——管內(nèi)流速d——管徑μ——粘性系數(shù)工程上一般取Re臨＝2000，當(dāng)Re≤2000時(shí)，為層流，

當(dāng)Re>2000時(shí)，為紊流。第13頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、Re的物理意義：作用在質(zhì)點(diǎn)上的慣性力與粘性力的比值。

證明：

式中L為特征長(zhǎng)度，對(duì)于圓管，L＝d。3、單位：無(wú)量綱數(shù)第14頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)因次分析和相似原理

由于流體流動(dòng)十分復(fù)雜，至今對(duì)一些工程中的復(fù)雜流動(dòng)問(wèn)題，仍不能完全依靠理論分析來(lái)求得解答。因此為了解決各種工程實(shí)際問(wèn)題，需要廣泛進(jìn)行各種模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)常常是流動(dòng)研究中最基本的手段，而實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)則是相似原理，實(shí)驗(yàn)資料的數(shù)據(jù)分析則要應(yīng)用因次（量綱）分析。第15頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如，把飛機(jī)或火箭模型放到風(fēng)洞中吹風(fēng)，或者把艦船模型放到拖曳水池中做牽引試驗(yàn)。很自然，把模型做得和實(shí)物一樣大小是很不經(jīng)濟(jì)的或者不現(xiàn)實(shí)的，因此模擬實(shí)驗(yàn)中一般采用縮小了的模型。這就產(chǎn)生了兩個(gè)問(wèn)題，為了保持模擬流場(chǎng)與實(shí)際流場(chǎng)之間的一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，或者說(shuō)相似性，實(shí)驗(yàn)中的各種特征參數(shù)，如所用的流體性質(zhì)，來(lái)流速度等，應(yīng)當(dāng)怎樣調(diào)整?由模擬實(shí)驗(yàn)得出的各種數(shù)據(jù)，如模型所受的流體作用力及模型流場(chǎng)速度分布怎樣才能有效地外推到實(shí)際流場(chǎng)中去?這些正是本節(jié)所要討論的內(nèi)容。第16頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、相似的基本概念流體力學(xué)中的相似通?？煞譃閹缀蜗嗨?、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。所謂幾何相似，就是模型流場(chǎng)跟原型流場(chǎng)的“邊界”幾何形狀要求相似，確切地講，它們各對(duì)應(yīng)部分的夾角相等，尺寸大小成常數(shù)比例。

第17頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如，在一個(gè)寬度為c的流動(dòng)水槽中，放置一具線尺度分別為a和b的橢圓形障礙物，于是形成了一個(gè)繞流流場(chǎng)。倘若圖中水槽繞流流場(chǎng)——模型流動(dòng)與某個(gè)實(shí)際問(wèn)題的原型流動(dòng)幾何相似，則該原型流動(dòng)的“邊界”幾何形狀必須跟圖中相似，只是規(guī)模尺寸按同一比例放大或縮小而已，即

(4-1)其中下標(biāo)1和2分別表示原型和模型所具有的量。即，原型流動(dòng)必也是水槽中繞橢圓形障礙的流動(dòng)，無(wú)非是水槽和橢圓形障礙的原型比模型按同一比例放大或縮小?；蛘?，模型流場(chǎng)的邊界線尺度乘以一個(gè)相同的常數(shù)后，就跟原型流場(chǎng)完全重合。第18頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在幾何相似的基礎(chǔ)上，列舉模型流場(chǎng)與原型流場(chǎng)之間“相應(yīng)的點(diǎn)”才有意義。例如，在圖中所示的模型流場(chǎng)中取P2和Q2點(diǎn)，則相應(yīng)于原型流場(chǎng)就有P1和Q1點(diǎn)。如果在這些任取的相應(yīng)點(diǎn)上，模型和原型流場(chǎng)的流速分量滿(mǎn)足關(guān)系式Ux(p2)/Ux(p1)＝Uy(p2)/Uy(p1)=Uz(p2)/Uz(p1)＝Ux(Q2)/Ux(Q1)＝Uy(Q2)/Uy(Q1)＝Uz((Q2)/Uz(Q1)(4-2)那么這兩個(gè)流場(chǎng)間稱(chēng)之謂運(yùn)動(dòng)相似或流場(chǎng)相似。上式表明，流場(chǎng)相似也就是在兩流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度方向相同、大小成常數(shù)比例。

第19頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由此不難理解，動(dòng)力相似就是要求在兩流場(chǎng)相應(yīng)點(diǎn)上各動(dòng)力學(xué)變量成同一常數(shù)比例。(同名力成比例，如重力、粘性力、慣性力、彈性力等)但是，動(dòng)力相似是否亦存在著類(lèi)似式(4—1)和式(4-2)那樣必須滿(mǎn)足的關(guān)系式呢?或者進(jìn)一步滿(mǎn)足什么樣的充分條件以后，兩流場(chǎng)才是動(dòng)力相似呢?這就是相似判據(jù)。1、重力相似準(zhǔn)則（弗勞德準(zhǔn)則）2、粘性力相似準(zhǔn)則（雷諾準(zhǔn)則）3、壓力相似準(zhǔn)則（歐拉準(zhǔn)則）4、彈性力相似準(zhǔn)則(柯西準(zhǔn)則)5、表面張力相似準(zhǔn)則（韋伯準(zhǔn)則）6、非定常性相似準(zhǔn)則（斯特勞哈爾準(zhǔn)則）

第20頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一般說(shuō)來(lái)，滿(mǎn)足了上述三方面的相似以后，模型流動(dòng)就能逼真地模擬出原型流動(dòng)，而且模型流動(dòng)的試驗(yàn)結(jié)果，可以有價(jià)值地返回成原型流動(dòng)所需解決的問(wèn)題。否則，模型試驗(yàn)就失去其模擬或解決實(shí)際流動(dòng)問(wèn)題的意義。

總之，相似理論是物理模擬的基礎(chǔ)，它能指導(dǎo)如何去鑒別相似現(xiàn)象，并提供確定相似判據(jù)的方法。它又是組織實(shí)驗(yàn)，整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并把這些結(jié)果有規(guī)律地推廣到其他現(xiàn)象上去的科學(xué)依據(jù)。因此，在相似理論基礎(chǔ)上，模型試驗(yàn)已成為近代科技研究的重要方法。在工程領(lǐng)域中，如風(fēng)洞中的飛機(jī)模型試驗(yàn)，水槽的船舶試驗(yàn)室內(nèi)空調(diào)氣流組織，室外大氣污染擴(kuò)散模擬等，采用模型試驗(yàn)已取得了許多杰出的成果。

第21頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月探討幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似等方面的內(nèi)容，甚至可包括其他物理或化學(xué)變化的過(guò)程，就構(gòu)成了相似理論。概括地講，幾何相似是流體力學(xué)相似的前提，運(yùn)動(dòng)相似是流體力學(xué)相似的目的，動(dòng)力相似是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)相似的保障。而動(dòng)力相似則通過(guò)保持原型流動(dòng)和模型流動(dòng)相似準(zhǔn)數(shù)相等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這個(gè)意義上，如何獲得動(dòng)力相似準(zhǔn)數(shù)就成為了解決問(wèn)題的第一步。一般說(shuō)來(lái)，可分別用方程分析的方法和量綱分析的方法來(lái)推求相似準(zhǔn)數(shù)，我們主要介紹量綱分析方法。第22頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以相似原理為基礎(chǔ)的模型實(shí)驗(yàn)方法，按照流體流動(dòng)相似的條件，可設(shè)計(jì)模型和安排試驗(yàn)。這些條件是幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。

前兩個(gè)相似是第三個(gè)相似的充要條件，同時(shí)滿(mǎn)足以上條件為流動(dòng)相似，模型試驗(yàn)的結(jié)果方可用到原型設(shè)備中去。但是，要做到流動(dòng)完全相似是很難辦到（甚至是根本辦不到）的。在工程實(shí)際中的模型試驗(yàn)，好多只能滿(mǎn)足部分相似準(zhǔn)則，即稱(chēng)之為局部相似。第23頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、因次分析法1、概念（1）單位：量度各種物理量數(shù)值大小的標(biāo)準(zhǔn)?；締挝唬合嗷オ?dú)立、不能互換的單位。導(dǎo)出單位：由基本單位根據(jù)物理方程或定義而導(dǎo)出的單位。（2）因次：即量綱，是標(biāo)志性質(zhì)不同的各類(lèi)物理量的符號(hào)。如長(zhǎng)度因次用[L]表示。（3）基本因次：某種單位制中基本單位對(duì)應(yīng)的因次，它具有獨(dú)立性。如國(guó)際單位制：[M]，[L]，[T]（4）因次式：因次表達(dá)式。第24頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、因次齊次性原理（和諧性原理）——因次分析的基本原理能正確反映物理現(xiàn)象的方程，各項(xiàng)的因次必須一致。如伯努利方程：因次齊次性用途：（1）.物理量因次的推導(dǎo)（2）.檢驗(yàn)新建立的公式的正確性（3）.建立物理方程式，求導(dǎo)公式中物理量的指數(shù)（4）.有效安排實(shí)驗(yàn)第25頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、因次分析方法之一——雷利（Rayleigh）法適用于變量等于或少于4個(gè)：直接應(yīng)用因次齊次性原理來(lái)分析。例：在圓管層流中，沿壁面的切應(yīng)力τ0與管徑d、流速V及粘性系數(shù)μ有關(guān)，用量綱分析法導(dǎo)出此關(guān)系的一般表達(dá)式。第26頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：n＝4，應(yīng)用雷利法，假設(shè)變量之間可能的關(guān)系為一簡(jiǎn)單的指數(shù)方程：（k為實(shí)驗(yàn)系數(shù)）按MLT寫(xiě)出因次式為：對(duì)因次式的指數(shù)求解對(duì)于M：1＝zL：－1＝x＋y－zT：－2＝－y－z所以x＝－1，y＝1，z＝1代入函數(shù)式得：（實(shí)驗(yàn)已證實(shí)：）第27頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、因次分析方法之二——BuckinghamΠ定理（白金漢的Π定理）（1）Π定理適用于：變量多于4個(gè)的復(fù)雜問(wèn)題分析。（2）Π定理內(nèi)容：某一物理過(guò)程包含有n個(gè)物理量，涉及到m個(gè)基本因次，則這個(gè)物理現(xiàn)象可由n個(gè)物理量組成的n－m個(gè)無(wú)因次量所表達(dá)的關(guān)系式來(lái)描述，即

f（Π1，Π2，…，Πn－m）＝0（3）應(yīng)用Π定理的步驟（5步）：第28頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)水頭損失的計(jì)算方法

一、圓管層流分析當(dāng)Re≤2000時(shí)，為層流：常發(fā)生在粘度較高或速度較低的情況下。沿程水頭損失的計(jì)算水頭損失

達(dá)西公式:層流狀態(tài)其中為層流沿程水力摩阻系數(shù)。說(shuō)明：結(jié)論與管路的放置位置無(wú)關(guān)。第29頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、圓管紊流分析

1、概念：（1）.層流邊層：當(dāng)流動(dòng)是紊流狀態(tài)時(shí)，在貼近管壁的地方仍有一層流體底層δ層。（2）.水力光滑：當(dāng)δ層>絕對(duì)粗糙度Δ時(shí)，Δ對(duì)流動(dòng)阻力影響不計(jì)，稱(chēng)為水力光滑。（3）.水力粗糙：當(dāng)δ層<Δ時(shí)，Δ對(duì)流動(dòng)阻力有很大影響，稱(chēng)為水力粗糙。第30頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2、圓管紊流沿程水力摩阻的分析(一)圓管沿程水頭損失計(jì)算通式

——達(dá)西公式由于紊流運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，水力摩阻系數(shù)的計(jì)算無(wú)精確公式，它的計(jì)算一般借助于經(jīng)驗(yàn)公式。實(shí)驗(yàn)證明：

???è?D=dfRe,l第31頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)計(jì)算沿程水力摩阻系數(shù)λ的經(jīng)驗(yàn)公式

1、確定的實(shí)驗(yàn)方法因?yàn)棣伺cRe和Δ/D有關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)分2步：(1)選定一個(gè)管子后，Δ/D定，然后做λ~f1（Re）關(guān)系曲線；(2)一個(gè)管子定完后，另選一個(gè)不同粗糙度的管子重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。于是可得如圖曲線λ~Re關(guān)系???è?D=dfRe,l第32頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月改變?chǔ)?，作多條λ~Re關(guān)系曲線，即得莫迪圖。2、曲線分析ab段：六線重合，λ值與相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān)。在層流區(qū)Re≤2000，bc段：層流向紊流過(guò)渡區(qū)，λ變化規(guī)律不明顯。

P101莫迪圖第33頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月cd段：接近直線，λ與相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān)，且直線斜率為(－1/4)，即λ與Re0.25成反比，稱(chēng)為水力光滑區(qū)。一般Re≤105時(shí)，Re>105時(shí)，

第34頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月fg左方：混合摩擦區(qū)。因λ與Re和Δ/d都有關(guān)，判斷公式

——伊薩耶夫公式

第35頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月fg右方：水力粗糙區(qū)。因λ與Re無(wú)關(guān)，而只和Δ/d有關(guān)，判斷公式：——尼古拉茲公式3、實(shí)用經(jīng)驗(yàn)公式：P101

第36頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、非圓管的水力摩阻計(jì)算

方法：把非圓管等效成圓管來(lái)計(jì)算原則：水力半徑相等，阻力相同所以定義：把水力半徑相等的圓管的直徑定義為非圓管的當(dāng)量直徑

第37頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)局部水頭損失

一、局部阻力產(chǎn)生的原因1、液流速度重新分布，產(chǎn)生能耗；2、產(chǎn)生旋渦，粘性力做功產(chǎn)生能耗；3、流體質(zhì)點(diǎn)混摻，產(chǎn)生動(dòng)量交換，消耗能量。

二、局部水頭損失計(jì)算公式

1、

——局部水力摩阻系數(shù)第38頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、l當(dāng)——當(dāng)量長(zhǎng)度(1)l當(dāng)

稱(chēng)為當(dāng)量長(zhǎng)度：hj相當(dāng)l當(dāng)長(zhǎng)度等徑管產(chǎn)生的沿程水頭損失hf。（2）的確定方法第39頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、查表說(shuō)明查表見(jiàn)P107-108第40頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、突然擴(kuò)大管水頭損失的理論分析已知：Q，A1，V1，A2，V2，γ求：hj＝？解：取1－1~2－2斷面列方程

（1）取1－1~2－2為控制體，運(yùn)用動(dòng)量方程：（2）（3）

()()122212221ppVVQApApA-=-=-r第41頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月把(3)式代入(1)式得到局部水頭損失的計(jì)算公式

——包達(dá)公式第42頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1：流速由V1變?yōu)閂3的突然擴(kuò)大管，為了減小阻力，可分兩次擴(kuò)大，問(wèn)中間級(jí)V2取多大時(shí)，所產(chǎn)生的局部阻力最?。勘纫淮螖U(kuò)大的阻力小多少？

解：①求V2一次擴(kuò)大的：兩次擴(kuò)大的：當(dāng)V1、V3確定時(shí)，產(chǎn)生的最小阻力的值V2由下式求出：第43頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②所以，

即分兩次擴(kuò)大最多可減少一半損失。

第44頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2．如圖所示，水在壓強(qiáng)作用下從密封的下水箱沿豎直管道流入上水箱中，已知h＝50cm，H＝3m，管道直徑D＝25mm，λ＝0.02，各局部阻力系數(shù)分別為ζ1＝0.5,ζ2＝5.0,ζ3＝1.0，管中流速V＝1m/s，求：下水箱的液面壓強(qiáng)。（設(shè)穩(wěn)定流動(dòng)）解：以下水箱液面為基準(zhǔn)面，列兩液面的伯努利方程：

第45頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月沿程水頭損失：局部水頭損失：總水頭損失：hw＝hf+hj＝0.475m所以，第46頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)壓力管路的水力計(jì)算

主要內(nèi)容長(zhǎng)管水力計(jì)算短管水力計(jì)算串并聯(lián)管路和分支管路基本概念：1、壓力管路：在一定壓差下，液流充滿(mǎn)全管的流動(dòng)管路。（管路中的壓強(qiáng)可以大于大氣壓，也可以小于大氣壓）注：輸送氣體的管路都是壓力管路。

第47頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、分類(lèi)：按管路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為簡(jiǎn)單管路：等徑無(wú)分支復(fù)雜管路：串聯(lián)、并聯(lián)、分支按能量比例大小，分為長(zhǎng)管：和沿程水頭損失相比，局部水頭損失可以忽略的流動(dòng)管路。短管：局部水頭損失不能忽略的流動(dòng)管路。第48頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、管路的特性曲線一、定義：水頭損失與流量的關(guān)系曲線稱(chēng)為管路的特性曲線。二、特性曲線（1）把代入上式得：（2）第49頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月把上式繪成曲線得圖。第50頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、長(zhǎng)管的水力計(jì)算簡(jiǎn)單長(zhǎng)管1、定義：由許多管徑相同的管子組成的長(zhǎng)輸管路，且沿程損失較大、局部損失較小，計(jì)算時(shí)可忽略局部損失和流速水頭。2、計(jì)算公式：簡(jiǎn)單長(zhǎng)管一般計(jì)算涉及公式（3）

（4）

（5）第51頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月說(shuō)明：有時(shí)為了計(jì)算方便，hf的計(jì)算采用如下形式：（6）其中，β、m值如下流態(tài)βm層流4.151水力光滑0.02460.25混合摩擦0.08020.123水力粗糙0.0826λ0第52頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的三類(lèi)計(jì)算問(wèn)題（1）第一類(lèi)：已知：輸送流體的性質(zhì)μ，γ管道尺寸d，L，Δ地形Δz流量Q，，求：hf，Δp，解：Q→V→→

確定流態(tài)→

β，m，λ→hf→

伯努利方程求Δp第53頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）第二類(lèi)：已知：μ，γ，d，L，Δ，Δz，Δp

求：Q解：