沿程阻力簡(jiǎn)便計(jì)算

1、精選文檔第六章 流淌阻力和水頭損失學(xué)習(xí)要點(diǎn)：嫻熟地把握水頭損失的分類和計(jì)算、層流與紊流的判別及其流速分布規(guī)律；把握流淌阻力的分區(qū)劃分、各個(gè)分區(qū)內(nèi)沿程水頭損失系數(shù)的影響因素，了解紊流脈動(dòng)現(xiàn)象及其切應(yīng)力的特征、人工加糙管道與工業(yè)管道試驗(yàn)結(jié)果的異同、沿程水頭損失系數(shù)計(jì)算的閱歷公式、幾種特殊的管路附件的局部水頭損失系數(shù)等。實(shí)際流體具有粘性，在通道內(nèi)流淌時(shí)，流體內(nèi)部流層之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)和流淌阻力。流淌阻力做功，使流體的一部分機(jī)械能不行逆地轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)，從流體具有的機(jī)械能來(lái)看是一種損失?？偭鲉挝恢亓苛黧w的平均機(jī)械能損失稱為水頭損失，只有解決了水頭損失的計(jì)算問(wèn)題，第四章得到的伯努利方程式才能真正用于解決

2、實(shí)際工程問(wèn)題。第一節(jié) 水頭損失及其分類 流淌阻力和水頭損失的規(guī)律，因流體的流淌狀態(tài)和流淌的邊界條件而異，故應(yīng)對(duì)流淌阻力的水頭損失進(jìn)行分類爭(zhēng)辯。一、水頭損失分類流體在流淌的過(guò)程中，在流淌的方向、壁面的粗糙程度、過(guò)流斷面的外形和尺寸均不變的均勻流段上產(chǎn)生的流淌阻力稱之為沿程阻力，或稱為摩擦阻力。沿程阻力的影響造成流體流淌過(guò)程中能量的損失或水頭損失（習(xí)慣上用單位重量流體的損失表示）。沿程阻力均勻地分布在整個(gè)均勻流段上，與管段的長(zhǎng)度成正比，一般用表示。圖61 水頭損失另一類阻力是發(fā)生在流淌邊界有急變的流場(chǎng)中，能量的損失主要集中在該流場(chǎng)及四周流場(chǎng)，這種集中發(fā)生的能量損失或阻力稱為局部阻力或局部損失，由局

3、部阻力造成的水頭損失稱為局部水頭損失。通常在管道的進(jìn)出口、變截面管道、管道的連接處等部位，都會(huì)發(fā)生局部水頭損失，一般用表示。如圖61所示的管道流淌，其中，ab，bc和cd各段只有沿程阻力，、是各段的沿程水頭損失，管道入口、管截面突變及閥門處產(chǎn)生的局部水頭損失，、和是各處的局部水頭損失。整個(gè)管道的水頭損失等于各段的沿程損失和各處的局部損失的總和。二、水頭損失的計(jì)算公式1.沿程阻力損失 （61）對(duì)于圓管： （62）式中：管長(zhǎng)；水力半徑；管徑；斷面平均流速；重力加速度；沿程阻力系數(shù)，也稱達(dá)西系數(shù)。一般由試驗(yàn)確定。上式是達(dá)西于1857年依據(jù)前人的觀測(cè)資料和實(shí)踐閱歷而總結(jié)歸納出來(lái)的一個(gè)通用公式。這個(gè)公式

4、對(duì)于計(jì)算各種流態(tài)下的管道沿程損失都適用。式中的無(wú)量綱系數(shù)不是一個(gè)常數(shù)，它與流體的性質(zhì)、管道的粗糙程度以及流速和流態(tài)有關(guān)，公式的特點(diǎn)是把求阻力損失問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求無(wú)量綱阻力系數(shù)問(wèn)題，比較便利通用。同時(shí)，公式中把沿程損失表達(dá)為流速水頭的倍數(shù)形式是恰當(dāng)?shù)摹Ｓ捎谠诖蠖鄶?shù)工程問(wèn)題中，的確與成正比。此外，這樣做可以把阻力損失和流速水頭合并在一起，便于計(jì)算。經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)的理論爭(zhēng)辯和實(shí)踐檢驗(yàn)都證明，達(dá)西公式在結(jié)構(gòu)上是合理的，使用上是便利的。2.局部水頭損失局部水頭損失以表示，它是流體在某些局部地方，由于管徑的轉(zhuǎn)變(突擴(kuò)、突縮、漸擴(kuò)、漸縮等)，以及方向的轉(zhuǎn)變(彎管)，或者由于裝置了某些配件(閥門、量水表等)而

5、產(chǎn)生的額外的能量損失。局部阻力損失的緣由在于，經(jīng)過(guò)上述局部位置之后，斷面流速分布將發(fā)生急劇變化，并且流體要生成大量的旋渦。由于實(shí)際流體粘性的作用，這些旋渦中的部分能量會(huì)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏萆⒃诹黧w中，從而使流體的總機(jī)械能削減。圖61表明，在管道入口、管徑收縮和閥門等處，都存在局部阻力損失。 （63）式中：局部阻力系數(shù)，一般由試驗(yàn)確定。整個(gè)管道的阻力損失，應(yīng)當(dāng)?shù)扔诟鞴芏蔚难爻虛p失和全部局部損失的總和。上述公式是長(zhǎng)期工程實(shí)踐的閱歷總結(jié)，其核心問(wèn)題是各種流淌條件下沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)的計(jì)算。這兩個(gè)系數(shù)并不是常數(shù)，不同的水流、不同的邊界及其變化對(duì)其都有影響。其次節(jié) 粘性流體流淌流態(tài) 早在19世紀(jì)

6、30年月，就已經(jīng)發(fā)覺(jué)了沿程水頭損失和流速有肯定關(guān)系。在流速很小時(shí)，水頭損失和流速的一次方成比例。在流速較大時(shí)，水頭損失幾乎和流速的平方成比例。直到18801883年，英國(guó)物理學(xué)家雷諾經(jīng)過(guò)試驗(yàn)爭(zhēng)辯發(fā)覺(jué)，水頭損失規(guī)律之所以不同，是由于粘性流體存在著兩種不同的流態(tài)。一、粘性流體流淌流態(tài)人們?cè)陂L(zhǎng)期的工作實(shí)踐中，發(fā)覺(jué)管道的沿程阻力與管道的流淌速度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系有其特殊性。當(dāng)流速較小時(shí)，沿程損失與流速一次方成正比，當(dāng)流速較大時(shí)，沿程損失幾乎與流速的平方成正比，如圖62所示，并且在這兩個(gè)區(qū)域之間有一個(gè)不穩(wěn)定區(qū)域。這一現(xiàn)象，促使英國(guó)物理學(xué)家雷諾于1883年在類似于圖63所示的裝置上進(jìn)行試驗(yàn)。圖62流速與沿程損

7、失的關(guān)系試驗(yàn)過(guò)程中，水積A內(nèi)水位保持不變，使流淌處于定流狀態(tài)；閥門B用于調(diào)整流量，以轉(zhuǎn)變平直玻璃管中的流速；容器C內(nèi)盛有容重與水相近的顏色水，經(jīng)細(xì)管E流入平直玻璃管F中；閥門D用于把握顏色水的流量。 當(dāng)閥門B漸漸打開，并打開顏色水閥門D，此時(shí)管中的水流流速較小，可以看到玻璃管中一條線狀的顏色水。它與水流不相混合，如圖63(b)所示。從這一現(xiàn)象可以看出，在管中流速較小時(shí)，管中水流沿管軸方向呈層狀流淌，各層質(zhì)點(diǎn)互不摻混，這種流淌狀態(tài)稱為層流。當(dāng)閥門B漸漸開大，管中的水流流速也相應(yīng)增大。此時(shí)會(huì)發(fā)覺(jué)，在流速增加到某一數(shù)值時(shí)，顏色水原直線的運(yùn)動(dòng)軌跡開頭波動(dòng)，線條漸漸變粗，如圖63(c)所示。連續(xù)增加流速

8、，則顏色水快速與四周的清水混合，63(d)所示。這表明液體質(zhì)點(diǎn)的 運(yùn)動(dòng)軌跡不規(guī)章，各層液體相互猛烈混合，產(chǎn)生隨機(jī)的脈動(dòng)，這種流淌稱為紊流。水流流速?gòu)男∽兇蟆Ｑ爻套枇η€的走線為ABC D。如圖62所示。圖63 雷諾試驗(yàn)（a）試驗(yàn)裝置 （b）層流 (c)過(guò)渡區(qū)（d）紊流若試驗(yàn)時(shí)流速由大變小。則上述觀看到的流淌現(xiàn)象以相反的程序重演，但有紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯牧魉?(下臨界流速)要小于由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯牧魉?上臨界流速)。如圖62所示。沿徑阻力曲線的走線為D-C-A。如圖62所示。試驗(yàn)進(jìn)步表明，同一試驗(yàn)裝置的臨界流速是不固定的，隨著流淌的起始條件和試驗(yàn)條件不同，外界干擾程度不同，其上臨界流速差異很大，但是

9、，其下臨流流速卻基本不變。在實(shí)際工程中，擾動(dòng)是普遍存在的，上臨界流速?zèng)]有實(shí)際意義，一般指的臨界流速即指下臨界流速。上述試驗(yàn)現(xiàn)象不僅在圓管中存在，對(duì)于任何外形的邊界、任何液體以及氣體流淌都有類似的狀況。二、流態(tài)的判別準(zhǔn)則上述試驗(yàn)觀看到兩種不同的流態(tài)，以及流態(tài)與管道流速之間的關(guān)系。由雷諾等人曾做的試驗(yàn)表明，流態(tài)不僅與斷面平均流速有關(guān)系，而且與管徑、液體粘性、密度有關(guān)。即流態(tài)既反映管道中流體的特性，同時(shí)又反映管道的特性。 將上述四個(gè)參數(shù)合成一無(wú)量綱數(shù)(無(wú)具體單位，該內(nèi)容將在量綱分析章節(jié)中爭(zhēng)辯)，稱為雷諾數(shù)，用表示。 （64）對(duì)應(yīng)于臨界流速的雷諾數(shù)，稱為臨界雷諾數(shù)，通常用表示。大量試驗(yàn)表明，在不同的管

10、道、不同的液體以及不同的外界條件下臨界雷諾數(shù)不同。通常狀況下，臨界雷諾數(shù)總在2300四周，當(dāng)管道雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)時(shí)，管中流淌處于層流狀態(tài)；反之，則為紊流?！纠?1】 有始終徑的室內(nèi)上水管，如管中流速水溫。(1).試判別管中水的流態(tài)；(2).試求管內(nèi)保持層流狀態(tài)的最大流速為多少？解：（1）l0時(shí)，水的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù),此時(shí)，管內(nèi)雷諾數(shù)，故管中水流為紊流。（2）保持層流的最大流速就是臨界流速，所以第三節(jié) 沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系一、均勻流淌方程式沿程阻力(均勻流內(nèi)部流層間的切應(yīng)力)是造成沿程水頭損失的直接緣由。建立沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系式，再找出切應(yīng)力的變化規(guī)律，就能解決沿程水頭損失的計(jì)算問(wèn)

11、題。圖6-4 均勻流方程推導(dǎo)圖示 在圓管恒定流均勻流段上設(shè)1l和22斷面，如圖64所示。作用于流段上的外力：壓力、壁面切應(yīng)力重力相平衡。即：式中壁面切應(yīng)力濕周。由幾何關(guān)系得：，除以整理得： （65）并由斷面1和斷面2的能量方程得：，故： （66）或 （67）式中：水力半徑，；水力坡度，。式（66）或式（67）給出了圓管均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系，稱為均勻流淌方程式。對(duì)于明渠均勻流，按上式步驟可得到與式（66）、式（67）相同的結(jié)果，只由于是非軸對(duì)稱過(guò)流斷面，邊壁切應(yīng)力分布不均勻，式中應(yīng)為平均切應(yīng)力。由于均勻流淌方程式是依據(jù)作用在恒定均勻流段上的外力相平衡，得到的平衡關(guān)系式，并沒(méi)有反映流淌

12、過(guò)程中產(chǎn)生沿程水頭損失的物理本質(zhì)。公式推導(dǎo)未涉及流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀況，因此該式對(duì)層流和紊流都適用。然而層流和紊流切應(yīng)力的產(chǎn)生和變化用本質(zhì)不同，最終打算兩種流態(tài)水頭損失的規(guī)律不同。二、圓管過(guò)流段面上切應(yīng)力分布在圖（64）所示圓管恒定均勻流中，取軸線與管軸重合，半徑為r的流束，用推導(dǎo)式（67）的相同步驟，便可得出流束的均勻流淌方程式： （68） 式中 所取流束表面的切應(yīng)力； 所取流束的水力半徑； 所取流束的水力坡度，與總流的水力坡度相等，=J 將 及 分別代入式（67）、（6-8），得： （69） （610）上兩式相比，得： （611）即圓管均勻過(guò)流斷面上切應(yīng)力呈直線分布，管軸處，管壁處切應(yīng)力達(dá)最大

13、值。三、壁剪切速度下面在均勻流淌方程式的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)沿程摩阻系數(shù)和壁面切應(yīng)力的關(guān)系。將代入均勻流淌方程式（6-9），整理得：，定義具有速度的量綱，稱為壁剪切速度（摩擦速度）。則： （612）式（612）是沿程摩阻系數(shù)和壁面切應(yīng)力的關(guān)系式，該式在紊流的爭(zhēng)辯中廣為引用。四、沿程阻力損失與切應(yīng)力的關(guān)系圖6-5 沿程阻力損失與切應(yīng)力的關(guān)系先爭(zhēng)辯最基本最簡(jiǎn)潔的恒定均勻管流或明渠流狀況，設(shè)在這種流淌中，取長(zhǎng)度為的流股來(lái)分析，在流股中取一流股爭(zhēng)辯其流淌狀況，如圖65所示。流股的邊界面上作用有切應(yīng)力，一般講，流股邊界面上切應(yīng)力的分布不肯定是均勻的，如流股過(guò)流斷面周長(zhǎng)為，考慮到均勻段的特征，流股的斷面及切應(yīng)力均

14、沿程不變，則流股邊界面上作用總摩擦阻力(方向與流速相反)為 （613）切應(yīng)力在流股邊界面上的分布規(guī)律與總流的邊界外形有關(guān)，當(dāng)總流為軸對(duì)稱流淌，例如圓管流淌，自然為均勻分布。對(duì)于一般非均勻分布狀況，則可用一個(gè)平均值 來(lái)代替。 （614） （615）設(shè)流向與水平面成角，流股過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為，總流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為，作用于兩端斷面形心上的壓強(qiáng)分別為、，兩端的高程各為，則流股本身重量在流淌方向上的重量為： （616）在均勻流中沿程流速不變，因此慣性力為零，即各股的作用力處于平衡狀態(tài)，流淌方向的力平衡方程為： （617）對(duì)兩端過(guò)流斷面寫能量方程，可得： （618）對(duì)于均勻流股，將這一關(guān)系式代入上式，整理可得：

15、 （619）式中：流股過(guò)水段面的水力半徑。 （620）式中：水力坡度?？紤]到這些概念，上式可寫成： （621）上面的分析適用于任何大小的流股，因此可以擴(kuò)大到總流，從而得： （622）式中為總流邊界上的平均切應(yīng)力，R為總流過(guò)流斷面的水力半徑，水力坡度在均勻流里是隨流股的大小而轉(zhuǎn)變。式(6-21)和式(6-22)對(duì)比后，可得： （623）對(duì)于圓管流淌，代人上式得： （624）這表明不論是管流均勻流，還是明渠均勻流，過(guò)流斷面上的切應(yīng)力均是直線分布。由式(622)還可以引出個(gè)格外重要的概念，經(jīng)過(guò)整理開方，可得： （625） 此處的量綱為，與流速相同，而又與邊界阻力(以為表征)相聯(lián)系，故稱為阻力流速，或

16、動(dòng)力流速)，通常以或表示，即： （626） 將，等關(guān)系式代人上式，可得： （627）在以后沿程阻力損失計(jì)算中需要用到這些關(guān)系式。第四節(jié)、圓管中的層流運(yùn)動(dòng) 層流常見(jiàn)于很細(xì)的管道流淌，或者低速、高粘流體的管道流淌，如阻尼管、潤(rùn)滑油管、原油輸油管道內(nèi)的流淌。爭(zhēng)辯層流不僅有工程有用意義，而且通過(guò)比較，可加深對(duì)紊流的生疏。一、圓管中層流運(yùn)動(dòng)的流淌特征圖6-6 圓管中的層流如前述，層流各流層質(zhì)點(diǎn)互不摻混，對(duì)于圓管來(lái)說(shuō)，各層質(zhì)點(diǎn)沿平行管軸線方向運(yùn)動(dòng)。與管壁接觸的一層速度為零，管軸線上速度最大，整個(gè)管流猶如很多薄壁圓筒一個(gè)套著一個(gè)滑動(dòng)（圖66）。各流層間切應(yīng)力聽(tīng)從牛頓內(nèi)摩擦定律，即滿足式 二、 圓管層流的斷面

17、流淌分布因爭(zhēng)辯圓管層流運(yùn)動(dòng)，所以可用牛頓內(nèi)摩擦定律來(lái)表達(dá)液層間的切應(yīng)力： （628） 式中為動(dòng)力粘性，為離管軸距離處的切應(yīng)力（即離管壁距離處）的流速，如圖66所示。對(duì)于均勻管流而言，依據(jù)式（621），在半徑等于處的切應(yīng)力應(yīng)為： （629）聯(lián)立求解上兩式，得： （630）積分得： （631）利用管壁上的邊界條件，確定上式中的積分常數(shù)。當(dāng)時(shí)，得： （632）上式表明，圓管中均勻?qū)恿鞯牧魉俜植际且粋€(gè)旋轉(zhuǎn)拋物面，如圖66所示。過(guò)流斷面上流速呈拋物面分布，這是圓管層流的重要特征之一。將代入上式，得到管軸處最大流速為 （633）平均流速為： （634）比較式(633)與式634)，可知，/2，即圓管層流的

18、平均流速為最大流速的一半，和后面的圓管紊流相比，層流過(guò)流斷面的流速分布很不均勻，這從動(dòng)能修正系數(shù)及動(dòng)量修正系數(shù)的計(jì)算中才能顯示出來(lái)。計(jì)算動(dòng)能修正系數(shù)為 （635）用類似的方法可算得動(dòng)量修正系數(shù)，兩者的數(shù)值比1.0大很多，說(shuō)明流速分布很不均勻。三 、圓管層流的沿程阻力損失將直徑代替式（634）中的，可得： （636）進(jìn)而可得水力坡度 （637）以/代入上式，可得沿程阻力損失為： （638）這就從理論上證明白圓管的均勻?qū)恿髦醒爻套枇p失與平均流速的一次方成正比，這與雷諾試驗(yàn)的結(jié)果相符。上式還可以進(jìn)一步改寫成達(dá)西公式的形式 （639）由上式可得： （640）該式為達(dá)西和魏斯巴哈提出的有名公式，此公式

19、表明圓管層流中的沿程阻力系數(shù)只是雷諾數(shù)的函數(shù)。與管壁粗糙狀況無(wú)關(guān)。例題62 設(shè)有一恒定有壓均勻管流已知管徑，管長(zhǎng)，管中水流流速，水溫時(shí)水的運(yùn)動(dòng)粘度。求沿程阻力損失。解：為層流第五節(jié) 紊流運(yùn)動(dòng)分析實(shí)際流體流淌中，絕大多數(shù)是紊流(也稱為湍流)，因此，爭(zhēng)辯紊流流淌比爭(zhēng)辯層流流淌更有有用意義和理論意義，前面已經(jīng)提到過(guò)。紊流與層流的顯著差別在于，層流中流體質(zhì)點(diǎn)層次分明地向前運(yùn)動(dòng)，其軌跡是一些平滑的變化很慢的曲線，互不混摻，各個(gè)流層間沒(méi)有質(zhì)量、能量、動(dòng)量、沖量、熱量等的交換。而紊流中流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡雜亂無(wú)章，相互交叉，而且快速地變化，流體微團(tuán)(旋渦渦體)在順流方向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還作橫向和局部逆向運(yùn)動(dòng)，與它四周

20、的流體發(fā)生混摻。一 、紊流的特征與時(shí)均化上面的描述已表明，雖然紊流至今沒(méi)有嚴(yán)格的定義。但紊流的特征還是比較明顯，有以下幾方面。1.不規(guī)章性紊流流淌是由大小不等的渦體所組成的無(wú)規(guī)章的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，它的最本質(zhì)的特征是“紊動(dòng)”，即隨機(jī)的脈動(dòng)。它的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)都是隨機(jī)的。由于紊流運(yùn)動(dòng)的不規(guī)章性，使得不行能將運(yùn)動(dòng)作為時(shí)間和空間坐標(biāo)的函數(shù)進(jìn)行描述，但仍可能用統(tǒng)計(jì)的方法得出各種量，如速度、壓力、溫度等各自的平均值。2.紊流集中紊流集中性是全部紊流運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)重要特征。紊流混摻集中增加了動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞率。例如紊流中沿過(guò)流斷面上的流速分布，就比層流狀況下要均勻得多。3.能量耗損紊流中小渦體的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)粘性

21、作用大量耗損能量，試驗(yàn)表明紊流中的能量損失要比同條件下層流中的能量損失大的多。4.高雷諾數(shù)這一點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，由于下臨界雷諾數(shù)就是流體兩種流態(tài)判別的準(zhǔn)則，雷諾數(shù)實(shí)際上反映了慣性力與粘性力之比，雷諾數(shù)越大，表明慣性力越大，而粘性限制作用則越小，所以紊流的紊動(dòng)特征就會(huì)越明顯，就是說(shuō)紊動(dòng)強(qiáng)度與高雷諾數(shù)有關(guān)。5.運(yùn)動(dòng)參數(shù)的時(shí)均化圖67 紊流的瞬時(shí)流速若取水流中(管流或明渠流等)某一固定空間點(diǎn)來(lái)觀看，在恒定紊流中，方向的瞬時(shí)流速隨時(shí)間的變化可以通過(guò)脈動(dòng)流速儀測(cè)定記錄下來(lái)，其示意圖如圖67 所示。試驗(yàn)爭(zhēng)辯表明，雖然瞬時(shí)流速具有隨機(jī)性，顯示一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，從表面上看來(lái)沒(méi)有確定的規(guī)律性，但是當(dāng)時(shí)間過(guò)程足夠長(zhǎng)時(shí)，

22、速度的時(shí)間平均值則是一個(gè)常數(shù)，即有： （641）式中：時(shí)間足夠長(zhǎng)的時(shí)段；時(shí)間；方向的瞬時(shí)流速。為沿方向的時(shí)間平均流速，簡(jiǎn)稱時(shí)均速度，是一常數(shù)。在圖67中，線代表方向的時(shí)間平均流速分布線。 從圖67中還可以看出，瞬時(shí)流速可以視為由時(shí)均流速與脈動(dòng)流速兩部分構(gòu)成，即 （642）上式中是以線為基準(zhǔn)的，在該線上方時(shí)為正，在該線下方時(shí)為負(fù)，其值隨時(shí)間而變，故稱為脈動(dòng)流速。明顯，在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，的時(shí)間平均值為零。關(guān)于這一點(diǎn)可作以下證明，將式(642)代人式(641)中進(jìn)行計(jì)算，由此得 對(duì)于其他的流淌要素，均可接受上述的方法，將瞬時(shí)值視為由瞬時(shí)值和脈動(dòng)量所構(gòu)成即 明顯，在一元流淌(如管流)中，和應(yīng)當(dāng)為零，和

23、應(yīng)分別等于和 (留意不等于零，這一點(diǎn)與層流狀況不同)，但另一方面，脈動(dòng)量的時(shí)均值、和則均將為零。從以上分析可以看出，盡管在紊流流場(chǎng)中任肯定點(diǎn)的瞬時(shí)流速和瞬時(shí)壓強(qiáng)是隨機(jī)變化的，然而，在時(shí)間平均的狀況下仍舊是有規(guī)律的。對(duì)于恒定紊流來(lái)說(shuō)，空間任肯定點(diǎn)的時(shí)均流速和時(shí)均壓強(qiáng)仍舊是常數(shù)。紊流運(yùn)動(dòng)要素時(shí)均值存在的這種規(guī)律性，給紊流的爭(zhēng)辯帶來(lái)了很大的便利。只要建立了時(shí)均的概念，則本書前面所建立的一些概念和分析流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法，在紊流中仍舊適用。如流線、元流、恒定流等概念，對(duì)紊流來(lái)說(shuō)仍舊存在，只是都具有“時(shí)均”的意義。另外，依據(jù)恒定流導(dǎo)出的流體動(dòng)力學(xué)基本方程，同樣也適合紊流中時(shí)均恒定流。這里需要指出的是，上述

24、爭(zhēng)辯紊流的方法，只是將紊流運(yùn)動(dòng)分為時(shí)均流淌和脈動(dòng)分別加以爭(zhēng)辯，而不是意味著脈動(dòng)部分可以忽視。實(shí)際上，紊流中的脈動(dòng)對(duì)時(shí)均運(yùn)動(dòng)有很大影響，主要反映在流體能量方面。此外，脈動(dòng)對(duì)工程還有特殊的影響，例如脈動(dòng)流速對(duì)挾沙水流的作用，脈動(dòng)壓力對(duì)建筑物荷載、振動(dòng)及空化空蝕的影響等，這些都需要特地爭(zhēng)辯。圖 68 圓管紊流縱面圖二、粘性底層在紊流運(yùn)動(dòng)中，并不是整個(gè)流場(chǎng)都是紊流。由于流體具有粘滯性，緊貼管壁或槽壁的流體質(zhì)點(diǎn)將貼附在固體邊界上，無(wú)相對(duì)滑移，流速為零，繼而它們又影響到鄰近的流體速度也隨之變小，從而在緊靠近面體邊界的流層里有顯著的流速梯度，粘滯切應(yīng)力很大，但紊動(dòng)則趨于零。各層質(zhì)點(diǎn)不產(chǎn)生混摻，也就是說(shuō)，在取

25、近面體邊界表面有厚度極薄的層流層存在，稱它為粘性底層或?qū)恿鞯讓?，如圖6 8所示。在層流底層之外，還有一層很簿的過(guò)渡層。在此之外才是紊層，稱為紊流核心區(qū)。層流底層具有層流性質(zhì)，切應(yīng)力取壁面切應(yīng)力，則積分上式 由邊界條件，壁面上，積分常數(shù)，得： （643）或以，代入上式整理得 （644）式（643）和（644）表明，在粘性底層中，速度按線性分布，在壁面上速度為零。粘性底層雖然很薄，但它對(duì)紊流的流速分布和流速阻力卻有重大的影響。這一問(wèn)題在紊流的沿程損失計(jì)算中將詳述。三、混合長(zhǎng)度理論紊流的混合長(zhǎng)度理論(也即動(dòng)量傳遞理論及摻長(zhǎng)假設(shè))是普朗特在1925年提出來(lái)的，這是種半閱歷理論。推導(dǎo)過(guò)程簡(jiǎn)潔，所得流速分

26、布規(guī)律與試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果符合良好，是工程中應(yīng)用最廣的半閱歷公式。我們已經(jīng)知道，在層流運(yùn)動(dòng)中，由于流層間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的粘滯切應(yīng)力可由牛頓內(nèi)摩擦定律計(jì)算。但紊流運(yùn)動(dòng)不同，除流層間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)外，還有豎向和橫向的質(zhì)點(diǎn)混摻。因此，應(yīng)用時(shí)均概念計(jì)算紊流切應(yīng)力時(shí)，應(yīng)將紊流的時(shí)均切應(yīng)力看作是由兩部分所組成的。一部分為相鄰兩流層間時(shí)間平均流速相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的粘滯切應(yīng)力，另一部分為由脈動(dòng)流速所引起的時(shí)均附加切應(yīng)力 (又稱為紊動(dòng)切應(yīng)力)，即： （645） 紊流的時(shí)均粘滯切應(yīng)力與層流時(shí)一樣計(jì)算，其公式為： （646）紊流的附加切應(yīng)力(即紊動(dòng)切應(yīng)力) 的計(jì)算公式可由普朗特的動(dòng)量傳遞理論進(jìn)行推導(dǎo)，其結(jié)果為 （647）上式

27、的右邊有負(fù)號(hào)是由于由連續(xù)條件得知，和總是方向相反，為使以正值消滅，所以要加上負(fù)號(hào)。上式還表明，紊動(dòng)切應(yīng)力與粘滯切應(yīng)力不同，它只是與流體的密度和脈動(dòng)流速有關(guān)，與流體的粘滯性無(wú)關(guān)，所以，又稱為雷諾應(yīng)力或慣性切應(yīng)力。圖69 混合長(zhǎng)度示意圖在接下去的推導(dǎo)中，須接受普朗特的假設(shè)，流體質(zhì)點(diǎn)因橫向脈動(dòng)流速作用，在橫向運(yùn)動(dòng)到距離為的空間點(diǎn)上，才同四周質(zhì)點(diǎn)發(fā)生動(dòng)量交換。稱為混合長(zhǎng)度，如圖69所示。如空間點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)方向的時(shí)均流速為，距點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)方向的時(shí)均流速為，這兩個(gè)空間點(diǎn)上質(zhì)點(diǎn)的時(shí)均流速差為 （648）設(shè)脈動(dòng)流速的確定值與時(shí)間流速差成比例關(guān)系，則又知與 成比例，即雖然與不等，但兩者存在比例關(guān)系，則 （649）代入式

28、（6-47）中，可得 （650）式中與均為比例常數(shù)。令 ，則 （651）上式就是由混合長(zhǎng)度理論得到的附加切應(yīng)力的表達(dá)式，式中亦稱為混合長(zhǎng)度，但已無(wú)直接物理意義。最終可得 (652)上式兩部分應(yīng)力的大小隨流淌的狀況而有所不同，當(dāng)雷諾數(shù)較小，占主導(dǎo)地位，隨著雷諾數(shù)增加，作用漸漸加大，當(dāng)雷諾數(shù)很大時(shí)，即充分進(jìn)展的紊流時(shí)，可以忽視不計(jì)，則上式簡(jiǎn)化為 （653）下面依據(jù)式(652)來(lái)爭(zhēng)辯紊流的流速分布，對(duì)于管流狀況，假設(shè)管壁四周紊流切應(yīng)力就等于壁面處的切應(yīng)力即上式中為了簡(jiǎn)便，省去了時(shí)均符號(hào)。進(jìn)一步假設(shè)混合長(zhǎng)度與質(zhì)點(diǎn)到管壁的距離成正比，即 式中為可由試驗(yàn)確定的常數(shù)通常稱為卡門通用常數(shù)。于是式(651)可以

29、變換為 （654）其中為摩阻流速，對(duì)上式積分，得 (655)上式就是混合長(zhǎng)度理論下推導(dǎo)所得的在管壁四周紊流流速分布規(guī)律，此式實(shí)際上也適用于圓管全部斷面(層流底層除外)，此式又稱為普朗特卡門對(duì)數(shù)分布規(guī)律。紊流過(guò)流斷面上流速成對(duì)數(shù)曲線分布，同層流過(guò)流斷面上流速成拋物線分布相比，紊流的流速分布均勻很多。第六節(jié) 沿程水頭損失系數(shù)的變化規(guī)律 圓管紊流是工程實(shí)際中最常見(jiàn)的最重要的流淌，它的沿程水頭損失的計(jì)算公式為式（62）。是計(jì)算沿程損失的關(guān)鍵。但由于紊流的簡(jiǎn)單性，直到目前還不能像層流那樣嚴(yán)格地從理論上推導(dǎo)出適合紊流的值來(lái)，所以值的確定，現(xiàn)有的方法仍舊只有閱歷和半閱歷方法。一、阻力系數(shù)的影響因素先來(lái)分析一

30、下阻力系數(shù)的影響因素。在圓管層流爭(zhēng)辯中已得知，即層流的僅與雷諾數(shù)有關(guān)，與管壁粗糙度無(wú)關(guān)。在紊流中，除與反映流淌狀態(tài)的雷諾數(shù)有關(guān)之外，還由于突入紊流核心的粗突起會(huì)直接影響流淌的紊動(dòng)程度，因而壁面粗糙度是影響阻力系數(shù)的另一個(gè)重要因素。實(shí)際的壁面粗糙狀況是千差萬(wàn)別的，一般說(shuō)來(lái)與粗糙突起的高度、外形，以及疏密和排列等因素有關(guān)。為了便于分析粗糙的影響，尼古拉茲接受所謂人工粗糙法，即將經(jīng)過(guò)篩選的均勻砂粒，均勻緊密的貼在管壁表面，做成人工粗糙。對(duì)于這種簡(jiǎn)化的粗糙形式，可以接受一個(gè)指標(biāo)即檢驗(yàn)突起高度 (相當(dāng)于砂粒直徑)來(lái)表示壁面的粗糙程度，稱為確定粗糙度。確定粗糙度具有長(zhǎng)度量綱，所以仍感到有所不便，因而引入了

31、量綱的相對(duì)粗糙度，即與直徑(或半徑)之比（或），它是一個(gè)能夠在不同直徑的管流中用來(lái)反映管壁粗糙度的量，由以上分析可知，影響紊流沿程阻力系數(shù)的因素是雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度，寫成函數(shù)關(guān)系式為二、尼古拉茲試驗(yàn)為了探究沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律，驗(yàn)證和補(bǔ)充普朗特的理論，尼古拉茲在1933年進(jìn)行了有名的試驗(yàn)，他簡(jiǎn)化了試驗(yàn)的條件，在人工粗糙管中系統(tǒng)地進(jìn)行了沿程阻力系數(shù)和斷面流速的測(cè)定。他的試驗(yàn)涉及的參數(shù)范圍比較大，相對(duì)粗糙度范圍為；雷諾數(shù)范圍為，所以試驗(yàn)得到的成果是比較全面的。圖610所示的縱坐標(biāo)為，橫坐標(biāo)為，再算出和，取對(duì)數(shù)點(diǎn)繪在坐標(biāo)紙上，就得到曲線，即尼古拉茲曲線圖。由圖610可以看出，管道的流淌可分為五個(gè)區(qū)

32、域。第個(gè)區(qū)域是層流區(qū)，對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)，試驗(yàn)點(diǎn)均落在直線上。表明與相對(duì)粗糙無(wú)關(guān)，只是的函數(shù)，并符合。還可知，沿程阻力損失與斷面平均流速成正比，這也與雷諾試驗(yàn)的結(jié)果全都。其次個(gè)區(qū)域?yàn)閷恿髋c紊流之間的過(guò)渡區(qū)，試驗(yàn)點(diǎn)落在bc四周，表明與相對(duì)粗糙無(wú)關(guān)，只是的函數(shù)。此區(qū)是層流向紊流過(guò)渡，這個(gè)區(qū)的范圍很窄，有用意義不大，不予爭(zhēng)辯。第三個(gè)區(qū)域?yàn)槲闪鞴饣瑓^(qū)，不同的相對(duì)粗糙管的試驗(yàn)點(diǎn)都先后落在同一條線上。表明與相對(duì)粗糙無(wú)關(guān)，只是的函數(shù)。隨著的增大，大的管道，試驗(yàn)點(diǎn)在較低時(shí)便離開此線，而較小的管道，在較大時(shí)才離開。圖 610 尼古拉茲曲線圖第四個(gè)區(qū)域是紊流過(guò)渡區(qū)，不同的相對(duì)粗糙管試驗(yàn)點(diǎn)分別落在不同的曲線上。表明既與有

33、關(guān)，又與有關(guān)。第五個(gè)區(qū)域是紊流粗糙區(qū)，不同的相對(duì)粗糙管試驗(yàn)點(diǎn)分別落在不同水平直線上，表明與有關(guān)，與無(wú)關(guān)。在這個(gè)阻力區(qū)里，對(duì)于肯定的管道（肯定），是常數(shù)。沿程水頭損失與流速的平方成正比，故有稱為阻力平方區(qū)。三 、速度分布所謂的沿程阻力系數(shù)的半閱歷公式，是指綜合普朗特理論和尼古拉茲試驗(yàn)結(jié)果后，得到的值的計(jì)算式。下面分別敘述紊流光滑區(qū)和紊流粗糙區(qū)的公式，然后爭(zhēng)辯紊流粗糙過(guò)渡區(qū)。1.紊流光滑區(qū)由于的計(jì)算式中包含有斷面平均流速，所以應(yīng)先爭(zhēng)辯斷面流速分布。光滑區(qū)的過(guò)流斷面分為層流底層和紊流核心區(qū)，由式(643)可知在紊流核心，速度按對(duì)數(shù)律分布式，由邊界條件 ，得：。又由式（643）得，將、代回式（655）

34、，整理得： 或依據(jù)尼古拉茲試驗(yàn)，取，代入上式，并把自然對(duì)數(shù)換用成常用對(duì)數(shù)，便得到光滑的速度分布半閱歷公式 （656）2.紊流粗糙區(qū)由于此流區(qū)內(nèi)層流底層的厚度已小于管壁粗糙突起高度，層流底層已無(wú)實(shí)際意義，整個(gè)過(guò) 流斷面按紊流核心處理。由式（655）已忽視粘性切應(yīng)力，因而在確定積分常數(shù)時(shí)不能使用壁面上流速為零的邊界條件。接受邊界條件（粗糙突起高度），代入式（655），得 將代回式（655），整理得： 或依據(jù)尼古拉茲試驗(yàn)，取，代入上式，并把自然對(duì)數(shù)換成常用對(duì)數(shù)，便得到粗糙區(qū)速度分布的半閱歷公式： （657）紊流的速度分布除上述的半閱歷公式外，1932年尼古拉茲依據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果，提出指數(shù)公式： （658

35、）式中：管軸處最大速度； 圓管半徑； 指數(shù)，隨雷諾數(shù)而變化。（見(jiàn)表61）。表61 紊流速度分布指數(shù) 0.7910.8080.8170.8490.8650.865速度分布的指數(shù)公式完全是閱歷性的，因公式形式簡(jiǎn)潔，被廣泛應(yīng)用。四、的半閱歷公式已知速度分布，就能導(dǎo)出沿程摩阻系數(shù)的半閱歷公式。1.光滑區(qū)沿程摩阻系數(shù)斷面平均速度，式中以半閱歷公式（656）代入，由于粘性底層很薄，積分上限取，得，以代入上式，并依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整常數(shù)，得到紊流光滑區(qū)沿程摩阻系數(shù)的半閱歷公式，也稱為尼古拉茲光滑管公式： （659）2.粗糙區(qū)沿程摩阻系數(shù) 按推導(dǎo)光滑管半閱歷公式的相同步驟，可得到紊流粗糙區(qū)沿程摩阻系數(shù)的半閱歷公式

36、，也稱為尼古拉茲粗糙管公式 （660）五、工業(yè)管道試驗(yàn)曲線尼古拉茲通過(guò)對(duì)人工粗糙管道進(jìn)行實(shí)測(cè)，并結(jié)合混合長(zhǎng)度理論，推導(dǎo)出紊流光滑區(qū)和粗糙區(qū)的閱歷公式。但人工粗糙與實(shí)際工業(yè)管道的粗糙形式有很大的差異。怎么將兩種不同的粗糙形式聯(lián)系起來(lái)，使尼古拉茲的閱歷公式能用于工業(yè)管道呢?工業(yè)管道的粗糙面是凹凸不平的，很難用一具體數(shù)值表示。如何用一特征值來(lái)表示工業(yè)管道的粗糙度頗有講究。在尼古拉茲試驗(yàn)中，紊流有明顯的光滑區(qū)。由于人工粗糙砂粒的直徑是全都的。只要粘性底層的厚度大于砂粒直徑，流淌就處于光滑區(qū)。而工業(yè)管道、出于工業(yè)加工的原因，不行能制造出粗糙度完全全都的管道。壁面的粗糙部分，從微觀上講，凹凸不一。因此沒(méi)有

37、明顯的光滑區(qū)，或者光滑區(qū)的跨越范圍很窄，無(wú)法進(jìn)行對(duì)比。進(jìn)入人工粗糙區(qū)。無(wú)淪是人工管道，還是工業(yè)管道，由于粗糙面完全暴露在紊流中，其水頭損失的變化規(guī)律也是全都的。因此，在相同的狀況下。可用人工管道的相對(duì)粗糙度來(lái)表示工業(yè)管道的相對(duì)粗糙度，即當(dāng)量粗糙度。圖611 穆迪圖當(dāng)量粗糙度是用直徑相同，在紊流粗糙區(qū)相同的人工管道的粗糙度，來(lái)定義該工業(yè)管道的粗糙度，表62列出了常用工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙度。由表中數(shù)據(jù)可知，工業(yè)管道的計(jì)算方法與人工管道的計(jì)算方法一樣。但尼古拉茲阻力系數(shù)公式在紊流過(guò)渡區(qū)是不適用的。1939年，柯列勃洛克和懷特給出了工業(yè)管道紊流區(qū)中的計(jì)算公式： （661）式中，工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙度。表6

38、2 常用工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙管道材料管道材料管道材料新氯乙烯0 0.002鋼管0.046新鑄鐵管0.150.5鉛 銅 玻璃0.01涂瀝青鑄鐵管0.12舊出鐵管11.5鍍鋅鋼管0.15混凝土管0.33.0比較上式與尼古拉茲的兩個(gè)公式可以看出，式（661)是將尼古拉茲的兩個(gè)公式結(jié)合起來(lái)。由于該公式適用范圍廣，并且與工業(yè)管道試驗(yàn)結(jié)構(gòu)符合良好，在工程界得到了廣泛應(yīng)用。為了將式(661)圖形化，1944年，美國(guó)工程師穆迪以該公式為基礎(chǔ)，以當(dāng)量粗糙度為參數(shù)，用對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪制出工業(yè)管道摩阻損失系數(shù)曲線圖，即穆迪圖，見(jiàn)圖611。六、沿程摩阻系數(shù)的閱歷公式除了以上介紹的半閱歷公式外，還有很多依據(jù)資料整理而成的閱歷公

39、式，這里介紹幾個(gè)應(yīng)用最廣的公式。1. 布拉修斯（Blasius）公式1931年德國(guó)水力學(xué)家布拉修斯在總結(jié)前人試驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)并提出了紊流光滑區(qū)閱歷公式 （662）該式形式簡(jiǎn)潔，計(jì)算便利。在范圍內(nèi)，有極高的精度，得到廣泛的應(yīng)用。2. 希弗林松公式 （663）希弗林松粗糙區(qū)公式，該式形式簡(jiǎn)潔，計(jì)算便利，工程界經(jīng)常接受。3. 謝才公式和謝才系數(shù)將達(dá)西公式（62）變換形式，以，代入上式，整理得： （664）式中：斷面平均流速；水力半徑；水力坡度；謝才系數(shù)。上式最初是1769年法國(guó)工程師謝才直接依據(jù)渠道和塞納河的實(shí)測(cè)資料提出的，是水力學(xué)最古老的公式之一，稱為謝才公式。 （665）式（665）給出了謝才系

40、數(shù)和沿程摩阻系數(shù)的關(guān)系，謝才系數(shù)含有阻力的因素。流淌阻力越大，謝才系數(shù)越小，反之亦然。1895年，愛(ài)爾蘭工程師曼寧提出了計(jì)算謝才系數(shù)的閱歷公式： （666）式中：反映壁面粗糙性質(zhì)并與流淌性質(zhì)無(wú)關(guān)的系數(shù)，稱為粗糙系數(shù)。七、非圓管的沿程損失前面爭(zhēng)辯了圓管沿程損失的計(jì)算。除圓管之外，工程上還應(yīng)用非圓管，如通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)管多是矩形管道。怎樣把已有圓管的爭(zhēng)辯成果用于非圓管沿程損失的計(jì)算，這要通過(guò)在阻力相當(dāng)?shù)臈l件下把非圓管折算成圓管的幾何特征量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在前面已經(jīng)引用了一個(gè)綜合反映斷面大小和幾何外形對(duì)流淌影響的特征長(zhǎng)度即水力半徑。把水力半徑相等的圓管直徑定義為非圓管的當(dāng)量直徑，即：圓管 非圓管 當(dāng)量直徑為水力

41、半徑的4倍。邊長(zhǎng)為、的矩形管，其當(dāng)量直徑為邊長(zhǎng)為的方形管，有了當(dāng)量直徑，用代替，仍可用達(dá)西公式(62)計(jì)算非圓管的沿程水頭損失，同樣，以當(dāng)量直徑計(jì)算的雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度來(lái)計(jì)算。以當(dāng)量直徑計(jì)算的雷諾數(shù)，也可用于判別流態(tài)，其臨界值仍是2300。必需指出，應(yīng)用當(dāng)量直徑計(jì)算非圓管的沿程水頭損失是近似的方法。并不適用于全部狀況，這表現(xiàn)在兩方面：（1）試驗(yàn)表明，外形同圓管差異很大的非圓管，如長(zhǎng)縫形()、狹環(huán)形()應(yīng)用計(jì)算存在較大誤差。（2 ）由于層流的流速分布不同于紊流，流淌阻力不像紊流那樣集中在管壁四周，這樣單純用濕周大小作為影響能量損失的主要外部條件是不充分的，因此，在層流中應(yīng)用當(dāng)量直徑計(jì)算，將會(huì)造成

42、較大誤差。表63 渠道及自然河床的粗糙系數(shù)壁面性質(zhì)壁面狀況格外良好良好一般不好排水渠道外形規(guī)章的土渠0.0170.020.02250.025緩流而彎曲的土渠0.02250.0250.02750.03挖土機(jī)挖成的土渠0.0250.02750.030.033外形規(guī)章而清潔的鑿石渠0.0250.030.0330.035土底石砌坡岸的渠道0.0280.030.0330.035礫石低底有雜草坡岸的渠道0.0250.030.0350.04在巖石中粗鑿成的斷面不規(guī)章的渠道0.0350.040.045自然河床沒(méi)有倒塌和深洼穴的清潔筆直的河床0.0250.02750.030.033同上，但有石子，并生長(zhǎng)一些雜草

43、者0.030.0330.0350.04有一些洼穴，淺灘及彎曲的河床0.0330.0350.040.045同上，但生長(zhǎng)一些雜草并有石子者0.0350.040.0450.05同上，但下游坡度小，有效端面較小者0.040.0450.050.055有些洼穴，淺灘，稍長(zhǎng)雜草并有石子及彎曲河床以及有石子的河段0.0450.050.0550.06有大量雜草，深穴，水流很緩慢的河段0.050.060.070.08雜草極多的河段0.0750.10.1250.15第八節(jié) 局部水頭損失在工業(yè)管道或渠道中，往往設(shè)有轉(zhuǎn)彎、變徑、分岔管、量水表、把握閘門、攔污格柵等部件和設(shè)備。流體流經(jīng)這些部件時(shí)，均勻流淌受到破壞，流速的大小、方向或分布發(fā)生變化。由此集中產(chǎn)生的流淌阻力是局部阻力，所引起的能量損失稱為局部水頭損失，造成局部水頭損失的部件和設(shè)備稱為局部阻礙。工程中有很多管道系統(tǒng)如水泵吸水管等，局部損失占有很大比重。因此，了解局部損失的分析方法和計(jì)算方法有著重要意義。局部水頭損失和沿程水頭損失一樣，不同的流態(tài)有不同的規(guī)律。由于局部阻礙的猛烈擾動(dòng)作用，使流淌在較小的雷諾數(shù)時(shí)就達(dá)到充分紊動(dòng)，這一節(jié)只爭(zhēng)辯充分紊動(dòng)條件下的局部水頭損失。一、局部水頭損失的一般分析圖612 幾種典型的局部阻礙 本節(jié)開頭曾介紹過(guò)，當(dāng)流淌斷面發(fā)生突變(包括流淌斷面大小的突變，流淌方向的突變)時(shí)，流淌將產(chǎn)生局部阻力或局部水頭損