流动阻力和能量损失.ppt

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01
实际流体在流动过程中必然要克服流动阻力
02
而消耗一定的能量，形成能量损失。能量损失的
03
计算是流体力学计算的重要内容之一，也是本章
04
要着力解决的基本问题。本章将以恒定流为研究
05
对象，从介绍流体流动形态入手，分析不同流态
06
下能量损失产生的规律，最后给出能量损失的常
07
用计算公式与方法。
学习导引
学习要求
，掌握能量损失的计算式。
、湍流的流态特点，掌握流态判断标准。
，了解边界层概念。
，理解莫迪图中沿
程阻力系数λ的变化规律，掌握用莫迪图及公式法确定λ的方法，并
能应用范宁公式进行沿程损失计算。
，了解非圆管的沿程损失计算方法。
，能正确选择局部阻力系数进行局部
损失计算。
。
重点与难点
本章的重点是雷诺数及流态判断，沿程阻力系数λ的确
定，沿程损失和局部损失计算 。
本章的难点在于:
，理解起来有一定难度，
结合雷诺实验增加感性认识，理解起来会容易些。

公式的应用会有一定难度。对于经验公式只需会用即可，
不必对其来源多加探究，也不必对经验公式死记硬背，能
根据条件选用公式即可。
一、雷诺实验和流态
第一节 流体的两种流态
1883年英国物理学家雷诺（Reynolds）通过大量实验发现，流体的运动有两种不同性质的流动状态，简称流态。能量损失的规律与流态有关。
雷诺实验装置的示
意图如图所示。
实验过程
(1) 微开阀门C:
(2)逐渐开大阀门C:
(3) 继续开大阀门C:
(4) 逐渐关小阀门C:
有色液是一条界线分明的直线，与周围的清水不相混。
vc时，有色细流开始出现波动而成波浪形细线。
有色开始抖动、弯曲，然后断裂
与周围清水完全混合。
实验现象将按相反程序出现，vc小于vc。
雷诺实验
实验表明
（1）当流速不同时，流体的流动具有两种完全不同的流态。
湍流(紊流)
临界流速vc＞vc 。
层流(滞流)
过渡流
（2）两种流态在一定的流速下可互相转变。
一般用下临界流速vc作为判别流态的界限，vc也直接
称为临界流速。
雷诺实验
vc:上临界流速
vc:下临界流速
二、流态的判断依据
流体的流动状态不仅与流体的速度v有关，还与流
体的黏度、密度ρ和管径d有关。
引入无因次准数——雷诺数Re:
只要雷诺数相同，流态必然相同。
 :流体密度，kg/m3；
v :截面的平均流速，m/s；
d :管内径，m；
 :流体动力黏度，Pa·s；
 :流体运动黏度，m2/s。
利用雷诺数的大小可判断流体的流态。
临界雷诺数Rec:对应于临界流速的雷诺数。
Re≤2000时，是层流流动；
Re＞2000时，是湍流流动。
惯性力
黏性力
雷诺数=
——
两种流态
Rec稳定在2000～2320，一般取Rec2000。
例10-1 某低速送风管道，内径d200mm，风速v3m/s，空气温度为40℃。求：（1）判断风道内气体的流动状态；
1
该风道内空气保持层流的最大流速。
2