流动形态、水头损失.ppt

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Hydromechanics
第四章 流动形态、水头损失
一、水头损失产生原因
1、沿程阻力
水头损失产生的内因是液体的粘滞性；外因是固体边界壁的影响，使得液流流速发生改变。
在固体边界壁的形状、尺寸沿程不变情况下，水流在运动过程中，由于液体质点间相互摩擦、碰撞产生的阻力。
第一节 流动阻力、水头损失
固体边界壁的形状或尺寸沿程急剧变化，导致水流在运动过程中脱离边界壁或形成漩涡，使得液体质点间相互摩擦、碰撞产生的阻力。
由于沿程阻力产生的水头损失。
其特点是在较大范围内存在，并与流程长成正比。
均匀流、渐变流情况下的水头损失主要是沿程水头损失。
2、局部阻力
二、两类水头损失
1、沿程水头损失
由于局部阻力产生的水头损失。
工程计算上，认为 和 单独发生、互不影响，二者可以叠加。即
其特点是仅在较小范围内存在。
急变流情况下的水头损失主要是局部水头损失。
2、局部水头损失
三、水头损失叠加原理
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第二节 实际液体流动的两种流态
一、雷诺试验
1883年，雷诺（英国）设计了一个实验装置，揭示了实际液体运动的两种不同形态—层流、紊流。
流动型态不同时，水头损失的规律也不同。
雷诺试验装置
流速较大时，水流为紊流：液体质点在流动过程中相互混杂。
流速较小时，水流为层流：各流层的液体质点在流动过程中互不混掺。
层流区
紊流区
过渡区
b
d
a
c
e
液流型态转变的流速。包括
上临界流速 ：由层流转化为紊流的流速。c点。
下临界流速 ：由紊流转化为层流的流速。b点。
层流区
紊流区
过渡区
b
d
a
c
e
1、临界流速
2、沿程水头损失规律
与水流型态有关：
层流时，
或
紊流时，
或
层流时沿程水头损失与流速的一次方成正比。
。
通过染色液体用目测方法判别层流和紊流不实际。
水流的上临界流速与下临界流速都与管径、液体种类、温度等有关。
二、 层流、紊流的判别
而与临界流速相应的临界雷诺数相对稳定。
雷诺数
下临界雷诺数
上临界雷诺数