第章流動(dòng)阻力和水頭損失

第6章主要內(nèi)容：流動(dòng)阻力和水頭損失分類(lèi)流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)圓管中的層流運(yùn)動(dòng)及其沿程水頭損失的計(jì)算紊流運(yùn)動(dòng)紊流的沿程水頭損失繞流阻力及升力局部水頭損失沿程損失與剪應(yīng)力的關(guān)系粘滯性相對(duì)運(yùn)動(dòng)物理性質(zhì)——固體邊界——產(chǎn)生水流阻力損耗機(jī)械能hw6.1流動(dòng)阻力及水頭損失分類(lèi)問(wèn)題：實(shí)際液體和理想液體有什么區(qū)別？產(chǎn)生水流阻力及水頭損失的原因：水頭損失：?jiǎn)挝恢亓康牧黧w自某一過(guò)水?dāng)嗝媪鞯搅硪贿^(guò)水?dāng)嗝嫠鶕p失的機(jī)械能。水頭損失的分類(lèi)沿程水頭損失hf某一流段的總水頭損失：各分段的沿程水頭損失的總和各種局部水頭損失的總和局部水頭損失hj（1）水頭損失的分類(lèi)沿程水頭損失hf：流動(dòng)邊界沿程不變或變化緩慢時(shí)，單位重量流體從一個(gè)斷面流至另一個(gè)斷面時(shí)的機(jī)械能損失，稱(chēng)為沿程水頭損失。局部水頭損失hj：當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于局部邊界形狀和大小的改變、或存在局部障礙，流體產(chǎn)生漩渦，使得流體在局部范圍內(nèi)產(chǎn)生了較大的能量損失，這種能量損失稱(chēng)作局部水頭損失。沿程水頭損失隨沿程長(zhǎng)度增加而增加。

從流動(dòng)分類(lèi)的角度來(lái)說(shuō)，沿程損失可以理解為均勻流和漸變流情況下的水頭損失，而局部損失則可理解為急變流情況下的水頭損失。理想液體流線實(shí)際液體流線流速分布流速分布無(wú)損失沿程損失沿程損失局部損失沿程損失常見(jiàn)的發(fā)生局部水頭損失的情況在均勻流和漸變流段，因?yàn)檠爻虛p失，導(dǎo)致流體的總機(jī)械能逐漸下降，因此總水頭線為斜直線。在急變流處，因?yàn)榫植繐p失，導(dǎo)致流體的總機(jī)械能突然下降，因此總水頭線有突變。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)圓管均勻流動(dòng)，沿程水頭損失與流速v，水力半徑R，流體密度ρ

，流體的動(dòng)力粘度μ

，以及壁面粗糙度等因素有關(guān)。在工程實(shí)際中，經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算水頭損失。達(dá)西公式λ稱(chēng)為沿程阻力系數(shù)。運(yùn)用達(dá)西公式計(jì)算不同流動(dòng)情況下的水頭損失時(shí)，關(guān)鍵就是如何確定λ

。對(duì)有壓圓管流動(dòng)，水力半徑為d/4，則有（2）均勻流沿程水頭損失的計(jì)算公式達(dá)西公式是計(jì)算沿程水頭損失的通用公式，適用于任何流動(dòng)型態(tài)的流動(dòng)。6.2流體運(yùn)動(dòng)的兩種型態(tài)（流態(tài)）（1）雷諾實(shí)驗(yàn)流速較小時(shí)：流速增大到一定程度后：流速繼續(xù)增大到一定程度后：雷諾試驗(yàn)——揭示了水流運(yùn)動(dòng)具有兩種流態(tài)。

當(dāng)流速較小時(shí)，各流層的流體質(zhì)點(diǎn)是有條不紊地運(yùn)動(dòng)，互不摻混的，這種型態(tài)的流動(dòng)叫做層流。

當(dāng)流速較大時(shí)，各流層的流體質(zhì)點(diǎn)形成漩渦，在流動(dòng)過(guò)程中，互相混摻，這種型態(tài)的流動(dòng)叫做紊流（湍流）

。

紊流中流體質(zhì)點(diǎn)的速度隨時(shí)間無(wú)規(guī)則地隨機(jī)變化。根據(jù)伯努利方程，對(duì)均勻流和漸變流，兩過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄魉傧嗟?。因此，有可?jiàn)：沿程損失即為兩斷面的測(cè)壓管水頭差。

由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r(shí)的流速稱(chēng)為上臨界流速，用vc’表示。

如果將紊流的流速慢慢降低，則當(dāng)流速減小到一定值時(shí)，流動(dòng)變成層流。流態(tài)轉(zhuǎn)變點(diǎn)的流速稱(chēng)為下臨界流速，用vc表示。

上臨界流速和下臨界流速一般是不同的，并且vc<vc’；

若進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，則會(huì)發(fā)現(xiàn)各次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的下臨界流速基本相等，但上臨界流速容易受實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響而不穩(wěn)定。因此，一般以下臨界流速為層流和紊流的分界流速。測(cè)出不同流速及相對(duì)應(yīng)的沿程損失，并表示在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，有l(wèi)gvlghfO流速由小至大流速由大至小θ1θ2（2）流態(tài)的判別根據(jù)流速是否達(dá)到臨界流速來(lái)判別流動(dòng)的型態(tài)雖然直觀，卻不方便。主要是因?yàn)閷?duì)不同流動(dòng)條件下的同種類(lèi)型的流動(dòng)，臨界流速不同。比如，對(duì)不同直徑的有壓管流，大管的臨界流速就比小管的小。若能找到一個(gè)判據(jù)，它代表了同一類(lèi)型流動(dòng)的層流和紊流的分界線，則能在應(yīng)用上提供極大的方便。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這樣一個(gè)判據(jù)是有可能找到的。比如，對(duì)于有壓圓管流動(dòng)，可以使用雷諾數(shù)作為判據(jù)。圓管直徑平均流速流體運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)臨界雷諾數(shù)：當(dāng)流體流動(dòng)的雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)時(shí)，流動(dòng)為層流。當(dāng)流體流動(dòng)的雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時(shí)，流動(dòng)為紊流。則對(duì)有壓管流，無(wú)論管的直徑有多大，也不管管中液體是水還是空氣，只要流動(dòng)雷諾數(shù)大于2000，則為紊流，若流動(dòng)雷諾數(shù)小于2000，則為層流。（2）流態(tài)的判別雷諾數(shù)表針運(yùn)動(dòng)流體質(zhì)點(diǎn)所受的慣性力和粘性力的比值。對(duì)同類(lèi)型的流動(dòng)，臨界雷諾數(shù)是常數(shù)。有壓管流的臨界雷諾數(shù)為2000或2300對(duì)圓管非滿(mǎn)流，明渠流，河道等有自由液面的無(wú)壓流，同樣存在兩種型態(tài)，也同樣用臨界雷諾數(shù)來(lái)進(jìn)行流態(tài)判別。只不過(guò)對(duì)這類(lèi)無(wú)壓流，雷諾數(shù)定義為水力半徑平均流速液體運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)臨界雷諾數(shù)：濕周是指過(guò)水?dāng)嗝嫔瞎腆w邊界與液體接觸部分的周長(zhǎng)。對(duì)一般無(wú)壓流，有濕周過(guò)水?dāng)嗝婷娣e思考：如果用水利半徑定義有壓管流的雷諾數(shù)，則有壓管流的臨界雷諾數(shù)是多少？答案：Rec=500例6-1有一圓形水管，其直徑d為100mm，管中水流的平均流速v為1.0m/s，水溫為100C，試判別管中水流的型態(tài)。

解：當(dāng)水溫為100C時(shí)查得水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)v＝1.31*10-6m2/s，管中水流的雷諾數(shù)因此管中水流為紊流。

6.3沿程水頭損失與剪應(yīng)力的關(guān)系1122LαOOZ1Z2作用在側(cè)壁上的摩擦力為整理得：改寫(xiě)為：水力半徑——過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周之比，即dA/χ’下面以有壓均勻管流為例推導(dǎo)均勻流基本方程在總流中沿管軸線取一圓形過(guò)水?dāng)嗝娴奈⑿×魇M(jìn)行受力分析沿流動(dòng)方向列平衡方程式：因?yàn)椋杭礊樵骶鶆蛄骰痉匠蹋?）均勻流基本方程J為水力坡度對(duì)總流，采用相同的步驟，可得總流均勻流的基本方程τ0為壁面上的剪應(yīng)力，R為總流的水力半徑對(duì)圓管流，有可得如果在總流中取一半徑為r的圓截面流管，則可推導(dǎo)出該流管側(cè)壁上的切應(yīng)力為可知，圓管均勻流過(guò)水?dāng)嗝嫔系那袘?yīng)力呈線性分布，中心處切應(yīng)力為0，壁面上切應(yīng)力最大。層流中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特征：流體質(zhì)點(diǎn)分層地，有條不紊、互不混雜地運(yùn)動(dòng)著對(duì)層流，沿程阻力就是內(nèi)摩擦力。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，有6.4圓管中的層流運(yùn)動(dòng)對(duì)圓管中的層流，屬于軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。若采用極坐標(biāo)系（x，r），并這樣來(lái)設(shè)定y軸：0點(diǎn)在壁面上，正方向沿半徑方向，如圖rxr0y則有所以則（1）圓管層流的沿程阻力則有根據(jù)前面推導(dǎo)的均勻流基本方程可知，在半徑為r的流管側(cè)壁，有不可壓縮均勻流中，

ρ，μ，J，g均為常數(shù)。將上式積分，得（2）圓管層流過(guò)水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植几鶕?jù)邊界條件：u（r0）＝0，可確定積分常數(shù)C，得所以斷面平均流速：動(dòng)能損失系數(shù)動(dòng)量修正系數(shù)可見(jiàn)可見(jiàn)，圓管層流過(guò)水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植汲市D(zhuǎn)拋物型。在圓管中心處，流速最大。τu

所以圓管層流的斷面平均流速為所以（3）圓管層流的沿程損失計(jì)算公式利用達(dá)西公式可得，圓管層流的沿程阻力系數(shù)6.久5紊流價(jià)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)商運(yùn)動(dòng)樹(shù)特征：流抹體質(zhì)堅(jiān)點(diǎn)互之相混不摻、稀碰撞魯，雜送亂無(wú)較章地野運(yùn)動(dòng)叔著（1）紊流炕運(yùn)動(dòng)要冬素的脈欠動(dòng)及其錘時(shí)均化鑰的研究仗方法紊流機(jī)運(yùn)動(dòng)西的基釘本特民征：流池動(dòng)中拐許多端微小宅渦體階產(chǎn)生茅、發(fā)銷(xiāo)展并舞相互陪混摻興著前傷進(jìn)，治并衰順減和悠消失碼。在流柄場(chǎng)中巧選定鞋一固腹定空異間點(diǎn)型，當(dāng)悠一系田列參辣差不炭齊的毛渦體翁連續(xù)茂通過(guò)臉該空默間點(diǎn)脖時(shí)，摘反映違出這必一定抱點(diǎn)的澇運(yùn)動(dòng)選要素滴（如老流速另、壓掏強(qiáng)等鍛）發(fā)遙生隨味機(jī)脈替動(dòng)。這種抓運(yùn)動(dòng)偏要素梅隨時(shí)日間發(fā)改生隨榴機(jī)脈撲動(dòng)的餃現(xiàn)象蜓叫做運(yùn)動(dòng)血要素水的脈訴動(dòng)。脈動(dòng)也堵稱(chēng)紊動(dòng)黎。tuxOA紊流在工程雕問(wèn)題中貼，一般眼關(guān)心的槍不是某親一空間勾點(diǎn)上運(yùn)霧動(dòng)要素徹隨時(shí)間俯的精確杏變化，蘋(píng)而是在塌某一段鞭時(shí)間內(nèi)聰運(yùn)動(dòng)要活素的平紡均值。tuxOtuxO（時(shí)均蓮）恒定宗流（時(shí)均）非尺恒定流在時(shí)段T內(nèi)，運(yùn)鼓動(dòng)要素晃的時(shí)間汽平均霧值（時(shí)均示值）為發(fā)現(xiàn)頂，當(dāng)T足夠趣長(zhǎng)時(shí)府，運(yùn)惑動(dòng)要鵲素的轎時(shí)均溪值是徐不變小的。運(yùn)動(dòng)要榜素的真饅實(shí)值和打時(shí)均值臉之差稱(chēng)編為運(yùn)動(dòng)叔要素的脈動(dòng)堵值。嚴(yán)格醬來(lái)說(shuō)腦，紊繳流運(yùn)萄動(dòng)總慢是非劫恒定謊的。準(zhǔn)但是狂，當(dāng)脹我們申討論躬紊流出的時(shí)俱均特位性時(shí)畫(huà)，同女樣可舍以根疤據(jù)運(yùn)學(xué)動(dòng)要桌素的宰時(shí)均局值是餡否隨粒時(shí)間宮變化會(huì)而將榜流動(dòng)爬分為閃恒定罵流和繁非恒泡定流容。（2）紊限流沿遍程阻桑力層流中傾的切應(yīng)之力可按柄照牛頓遲內(nèi)摩擦辣定律計(jì)御算。但吐紊流則暈不可。竄因?yàn)槲删劻髦谐_了有各伏流層間夜質(zhì)點(diǎn)的吵相對(duì)運(yùn)咱動(dòng)外，老還有上罰下層質(zhì)撐點(diǎn)的橫西向交換撕。紊流星的切邁應(yīng)力孩由兩晨部分佩組成雖。第賣(mài)一部濾分為腔由相弊鄰兩禿流層階間時(shí)賢間平輕均流謠速相掘?qū)\(yùn)陸動(dòng)所備產(chǎn)生助的粘滯切心應(yīng)力（男粘性阻保力）；騰第陶二部壤分為要純粹疼由脈怕動(dòng)流泛速所談產(chǎn)生貼的附加切黨應(yīng)力（川附加阻梨力）。粘滯切巾應(yīng)力（棕粘性阻址力）可由議牛頓臣內(nèi)摩滅擦定拜律計(jì)蒙算附加切刷應(yīng)力（鞠附加阻健力）只能由稍經(jīng)驗(yàn)或燙半經(jīng)驗(yàn)院公式計(jì)仙算。比換如普朗凝特（Pr偵an拜dt劍l）公式今后討任論的流葉速一般膨指主流瀉方向的單時(shí)間平欠均流速木，并直剃接用u表示罰，而躬不需喜加上園橫杠杰。則繩有紊流谷的總料切應(yīng)寺力為6.6紊流街的沿筑程水廚頭損井失（1）紊睛流流鉗核與面粘性診底層在紊流稿運(yùn)動(dòng)中順，因?yàn)楣承粤靼珞w在固雕體壁面廳的粘附陡，使得璃在緊靠鵝壁面的掛一個(gè)薄灰層內(nèi)，襖脈動(dòng)流環(huán)速很小變，附加捏切應(yīng)力規(guī)很小，檔但流速鞋梯度很轉(zhuǎn)大，粘描性阻力逐很大，賣(mài)流動(dòng)基秀本上屬染層流。疤這一薄蛋層叫粘性隆底層，又稱(chēng)層流底監(jiān)層。在粘性挖底層之籍外，經(jīng)井過(guò)一極備薄的過(guò)交渡層后予，流動(dòng)著才為紊巾流。因醒為過(guò)渡傘層很薄爺，研究匯意義不慣大。將耗粘性底鞠層之外翅的流動(dòng)輔稱(chēng)為紊流流詢(xún)核。在紊香流流核在中，流脅動(dòng)以紊劈燕流為主退，流動(dòng)妖阻力主朝要為附翅加阻力塵。粘性激底層紊流流澆核6.6圓管縮慧中的扎紊流（1）紊猾流流佳核與外粘性座底層雖然手粘性養(yǎng)底層堤一般顏很薄廊，只充有零李點(diǎn)幾屯毫米掀，但爐因?yàn)闀吃谡尘菩缘赘又猩恿魉俚┨荻攘P很大愁，因腫此內(nèi)仰摩擦秋力是指很大企的，路所以豈對(duì)紊遍流阻隨力和接水頭娘損失鬧影響膏很大或。對(duì)有壓免圓管流表，粘性阿底層的攤厚度可逆用下式琴計(jì)算δL是一個(gè)巧具有速唇度的量券綱，并垮與壁面喉切應(yīng)力床有關(guān)的豈量，稱(chēng)肢為剪切慣流速。由總流公均勻流掩基本方學(xué)程及達(dá)瓶西公康式可得運(yùn)動(dòng)接粘性扇系數(shù)所以，等對(duì)圓管舌流該式即館為有壓鞠圓管流渴中紊流火粘性底察層厚度骨的計(jì)算旱公式?？梢?jiàn)廟，粘的性底陳層厚道度與朵管直晉徑，縫流動(dòng)忠雷諾是數(shù)，碑沿程苦阻力素系數(shù)章有關(guān)忠。雷諾數(shù)問(wèn)越大，泡紊流越達(dá)強(qiáng)烈，只粘性底根層越薄外。（2）紊流攜沿程阻牌力的變?nèi)龌?guī)律紊流的樹(shù)沿程阻死力受粘音性底層縮慧的厚度準(zhǔn)和固體糕壁面粗叼糙度的驚影響?，F(xiàn)嚴(yán)格說(shuō)隔來(lái)，任殖何流動(dòng)制邊壁都凝是粗糙伐不平的門(mén)。并且讓粗糙突黎起的程醫(yī)度一般縫不均勻業(yè)。壁面攤粗糙伏突起突的平綁均高富度，溜稱(chēng)為曲絕對(duì)份粗糙穴度，剩用ks表示罷。ks與流動(dòng)經(jīng)邊界的爸某一特足征尺度d（如圓佩管直徑磁，渠的粉寬度等眼）的比鋼值，稱(chēng)音為相對(duì)駝粗糙浮度。（1）當(dāng)雷熱諾數(shù)較唉小時(shí)，δL較大，妄以至于波壁面凸策起完全咱被粘性悼底層所興覆蓋，級(jí)紊流流閘核被粘早性底層范與壁面勾凸起完里全隔開(kāi)劣，此時(shí)旦紊流阻墻力不受留壁面粗及糙凸起哭的影響倆，沿程衫阻力系逢數(shù)只和林雷諾數(shù)燥有關(guān)，以這樣的陣紊流稱(chēng)纏為紊流衡光滑，值這樣的險(xiǎn)流動(dòng)邊叢壁稱(chēng)為該水力光桂滑壁，刑這樣的刷管道稱(chēng)佳為水力涌光滑管銀。ksδL因?yàn)椋?）當(dāng)Re很大魚(yú)時(shí)，δL很小疾，以月至于嶼壁面寬粗糙枕凸起戴深入棚到紊流奶流核爛中，殿成為蓬紊流勵(lì)漩渦電的重呆要產(chǎn)鳥(niǎo)生地役，粗里糙凸鹿起成街為阻斥礙液沿流運(yùn)后動(dòng)的怠最主繡要因即素，遲紊流夠沿程繼阻力監(jiān)和沿咸程水偶頭損席失與讀雷諾驅(qū)數(shù)無(wú)俱關(guān)，社只與挺壁面舒粗糙帳度有漢關(guān)。啞這樣部的紊匙流稱(chēng)記為紊塵流粗沈糙，刷這時(shí)兵的邊粘壁稱(chēng)控為水皺力粗浪糙壁框，管透道則奏稱(chēng)為著水力段粗糙旬管。（3）介于徒紊流光頃滑和紊斬流粗糙暈之間的真情況，狗稱(chēng)為紊研流過(guò)渡樓。此時(shí)峽粘性底獲層不能文完全淹珠沒(méi)邊壁刷粗糙凸地起的影怕響，紊拳流沿程族阻力及慚沿程水餐頭損失苗和雷諾弄數(shù)和壁析面粗糙崇都有關(guān)很。ksδLksδL（2）紊各流沿鞏程阻乞力的聲變化疾規(guī)律根據(jù)尼暢古拉茲桃等科學(xué)老家的實(shí)哄驗(yàn)，這丈三個(gè)區(qū)禾的劃分御準(zhǔn)則為飯：紊流姿光滑豪區(qū)，λ＝f（Re）:ks<0.蛋4δL,R桂e*<5紊流嶼過(guò)渡辟區(qū)，λ＝f（Re，ks/d）:繭0.叛4δL<ks<6δL,5葉<Re*<7馳0紊流粗躲糙區(qū)，λ＝f（ks/d）:ks>6δL,R喚e*>7港0其中Re*＝ksv*/ν,稱(chēng)為粗粗糙煎雷諾墓數(shù)。顯然芝，判呼斷流少動(dòng)邊肌壁屬捉于哪泉個(gè)區(qū)呈，不捧能單兆獨(dú)依錄靠粗疊糙度裝，還砌要綜反合考縮慧慮雷躺諾數(shù)蟻的影休響。紊流中由于無(wú)流體王質(zhì)點(diǎn)桂相互些混摻匆，互軟相碰遼撞，桶因而緞產(chǎn)生最了流令體內(nèi)無(wú)部各妖質(zhì)點(diǎn)刑間的袍動(dòng)量宮傳遞臥，動(dòng)牌量大晌的質(zhì)布點(diǎn)將桶動(dòng)量圖傳給拌動(dòng)量藝小的貝質(zhì)點(diǎn)累，動(dòng)伙量小叢的質(zhì)額點(diǎn)影蜘響動(dòng)情量大享的質(zhì)泛點(diǎn)，棉結(jié)果鏡造成燃斷面投流速布分布就的均領(lǐng)勻化律。粘性底耕層內(nèi)流答態(tài)為層侵流，流扇速分布概服從拋憶物型分比布，因哲為粘性季底層厚蠅度很薄壁，流速圈可以按論線性處摩理。層流流速分布紊流流速分布6.6圓管瓣中的承紊流獎(jiǎng)的（2）紊流覆過(guò)水?dāng)酁趺娴牧鞣杆俜植荚谖闪鳟a(chǎn)流核區(qū)阿，流動(dòng)潮阻力以臥附加阻粱力為主凳，粘性攀切應(yīng)力彼可以忽溝略不計(jì)理，由普美朗特公間式式中，l稱(chēng)為呈混合移長(zhǎng)度央，根躲據(jù)尼尖古拉構(gòu)茲實(shí)片驗(yàn)，謹(jǐn)有式中，κ為卡佳門(mén)常風(fēng)數(shù)（元無(wú)量壟綱）仇，通泡常取0.餅4前面丑已推什出，欄過(guò)水暢斷面愛(ài)上切跌應(yīng)力擁呈線摸性分惠布，牙即該式對(duì)降層流和糖紊流都交適用。于是做，有整理茫得積分鳥(niǎo)得變換得站無(wú)量綱稿形式C和C’均為土積分彈常數(shù)可見(jiàn)鞠，過(guò)折水?dāng)嘀忻嫔锨菸闪骼肆骱嘶鸬牧鹘偎俜纸凡甲穹€(wěn)循對(duì)柳數(shù)律疫。對(duì)頌數(shù)律縱比拋孩物律打更均沙勻，既因此望紊流教運(yùn)動(dòng)朱的動(dòng)勁能修運(yùn)正系耽數(shù)和弱動(dòng)量父修正盈系數(shù)頭都接站近于1.0。1）紊叔流光鳴滑的黃流速只分布紊流光懸滑的粘異性底層桿較厚，集在粘性辣底層內(nèi)組流速近哪似為線灰性分布在紊勻流流吳核區(qū)塌，流滋速分飽布為根據(jù)乳尼古每拉茲匪實(shí)驗(yàn)衫，測(cè)吹得C’＝5.勺5，k＝0.4，因轎此2）紊碗流粗萄糙的灑流速憲分布紊流粗芽糙的粘座性底層譜厚度非敵常小，群可認(rèn)為扔整個(gè)過(guò)元水?dāng)嗝嫫D上的流驅(qū)速分布裁均符合銹對(duì)數(shù)律繡。卡門(mén)和解普蘭特每根據(jù)尼棚古拉茲砍實(shí)驗(yàn)，瘋得出3）紊項(xiàng)流流質(zhì)速分押布的仁指數(shù)買(mǎi)律經(jīng)萍驗(yàn)公超式卡門(mén)滔和普廉蘭特核根據(jù)攻實(shí)驗(yàn)什資料舍，還陡提出竭了紊溉流流券速分眠布指剃數(shù)律熱公式式中笨的指蛋數(shù)隨躍雷諾幕數(shù)而眼變化敗，當(dāng)Re悲<1閉05時(shí)，n取1/品7，即稱(chēng)為紊健流流速再分布中偶的七分之貝一次方殃定律。（3）沿隆程阻力度系數(shù)的受計(jì)算公到式1）λ的變化內(nèi)規(guī)律根據(jù)辜達(dá)西彈公式吉，圓矛管有確壓流氣沿程彎損失匪的計(jì)偶算公籮式為不同流喇態(tài)下，顯沿程損船失系數(shù)λ不同傍。因筆此求陶不同慣流態(tài)彎圓管難有壓規(guī)流沿但程損助失問(wèn)熟題歸文結(jié)為豪求不帳同流找態(tài)下禍的λ。測(cè)量沿程阻力系數(shù)的尼古拉茲試驗(yàn)裝置

hflΔ尼古拉果茲實(shí)驗(yàn)結(jié)果lg（100λ）lg膠ReRe<2000,層流時(shí),Re>3000,紊流光滑區(qū)紊流粗糙區(qū),又稱(chēng)為阻力平方區(qū)紊流過(guò)渡區(qū)2000<Re<3000層流向紊流過(guò)渡區(qū),2）λ的計(jì)算略公式鑒于紊湯流的復(fù)猜雜性，維精確計(jì)馳算沿程羞阻力系牌數(shù)的公怨式無(wú)法代得到。仇只可能沙采用一伸些經(jīng)驗(yàn)瓶或半經(jīng)躬驗(yàn)的計(jì)振算公式溝。尼古素拉茲實(shí)端驗(yàn)的意毅義在于走全面揭隊(duì)示了不跨同流態(tài)災(zāi)下沿程碗阻力系敵數(shù)和雷術(shù)諾數(shù)及蛾相對(duì)粗宣糙度之落間的關(guān)臭系。并磚且表明仁：各種垃經(jīng)驗(yàn)公勿式和半修經(jīng)驗(yàn)公銀式都有詞一定的縫適用范允圍。①尼古雁拉茲耳人工嬌粗糙當(dāng)管半昨經(jīng)驗(yàn)眠公式在紊流勾光滑區(qū)烘，Re*<5，由流侄速分布謙公式在過(guò)靈水?dāng)嗫用嫔蠝I積分得又因?yàn)榈梅Q(chēng)為尼古拉靈茲光滑能管公式。在紊僵流粗鳴糙區(qū)舞，Re*>7饅0，由柄流速冒分布慶公式積分得又因幅為代入克整理衣，并葬由實(shí)聲驗(yàn)資廟料進(jìn)老行適割當(dāng)?shù)酶叫拚篮?，選得到稱(chēng)為尼古拉絨茲粗糙坑管公式。②柯列井勃洛勿克公析式根據(jù)尼金古拉茲逮實(shí)驗(yàn)建州立的人濾工粗糙踢管沿程擊阻力計(jì)盛算公式膝不能用洗于工業(yè)邊管道，勻主要原土因是工蛛業(yè)管道龜?shù)拇植趹]高度、仿粗糙形棄狀及其教分布是丘隨機(jī)的披?？铝袇s勃洛射克根淘據(jù)大敏量工鐘業(yè)管玻道的槳實(shí)驗(yàn)卵數(shù)據(jù)傾，綜庸合尼后古拉衣茲光看滑管別和粗街糙管適的計(jì)袖算公妄式，耕得到柯列噸勃洛戚克公楚式：式中，ks是工逝業(yè)管震道的春當(dāng)量懷粗糙赤高度清：即務(wù)與工耀業(yè)管午道粗蠅糙區(qū)λ值相雀等的拆同直蜂徑人雀工粗視糙管榮的粗屬糙高摔度。上式不愉但可以直用于紊往流光滑滴到紊流緣瑞粗糙之蝦間的過(guò)愚渡區(qū)內(nèi)λ值的坡計(jì)算撇，也籍同樣炕適用犧于紊召流光移滑區(qū)秧和紊蝕流粗洋糙區(qū)申的計(jì)偽算，犧因此廢也稱(chēng)矛為紊流沿臭程系數(shù)蛛的綜合閱計(jì)算式。③莫迪悉曲線莫迪怎以柯敏列勃惡洛克毯公式身為基叉礎(chǔ)，銜繪制歇了工茶業(yè)管忠道紊施流三攪區(qū)沿報(bào)程阻乳力系柔數(shù)的醉變化想曲線咳，稱(chēng)晌為莫迪圖碌（莫迪知曲線）。根據(jù)莫胃迪圖，子直接由Re和相鉤對(duì)粗智糙度ks/d查得λ值。④布拉崖休斯耐公式注意：ks是指工縱業(yè)管道謝的當(dāng)量?jī)S粗糙高僅度。一柄般可由玻查表得稍到。公式適恨用條件遲：紊流德光滑區(qū)浸，Re懷<1畜05和ks<0閑.4δL⑤希弗治林松慰粗糙網(wǎng)區(qū)公陡式上面嫂所講慢到的術(shù)沿程越阻力矩系數(shù)兆的計(jì)炮算公費(fèi)式是走對(duì)一罷般紊流流問(wèn)汪題建緣瑞立的乞。要姿用這設(shè)些公設(shè)式，濟(jì)必須涂已知型管道星當(dāng)量粗糙巾高度凡，這疼在有鴉些情憑況下魄是困暢難的化，比森如對(duì)饑于明軌渠流浙，當(dāng)戴量粗翼糙高晶度的遞資料饒較少邀，尚揮且無(wú)鄙法應(yīng)魂用。早在20秒0多年練前，伸人們熟在生補(bǔ)產(chǎn)實(shí)格踐中屑總結(jié)傅出一無(wú)些專(zhuān)池用的格計(jì)算竄特定魄問(wèn)題政的沿?cái)偝趟宇^損傭失的鉆公式討。由船于這羊些公鞭式建泥立在蚊大量撥實(shí)際神資料嘗的基嘴礎(chǔ)上顯，并濕在一騎定范樂(lè)圍內(nèi)勸能滿(mǎn)盼足生收產(chǎn)需美要，余至今徐在工榴程實(shí)暖踐上迅仍被基采用積。⑥舍維混列夫嘴公式適用章條件騾：自雄來(lái)水肉管當(dāng)管道引流速v<陣1.破2m復(fù)/s時(shí)（悼紊流腔過(guò)渡麥區(qū)）當(dāng)管道者流速v>1惹.2m鍬/s時(shí)（紊賤流粗糙飾區(qū)）17倡75（17六69）年,謝才總虎結(jié)了明義渠均勻簽流的實(shí)匯測(cè)資料惑，提出鬧了計(jì)算荷均勻流劈燕（紊流謙）的經(jīng)狼驗(yàn)公式居，后稱(chēng)助謝才公晃式式中，C稱(chēng)為謝才系數(shù)，；R：水力半徑，m；J：水力坡度。⑦謝才公意式與達(dá)西截公式對(duì)銳比，得到曼寧公餅式（189槍0年，Ma黑nn憂(yōu)in早g）式中，n為粗困糙系鋤數(shù)，劫也稱(chēng)襯粗糙辛率，設(shè)是表偷征邊童界表加面影鋪?lái)懰喠髯璞瘟Φ某谈鞣N伶因素麗的一誰(shuí)個(gè)綜扶合系怕數(shù)。銀可查定表得毀到。巴甫洛鳴夫斯基樣公式（192達(dá)5）例題：虎有一混掘凝土護(hù)糖面的梯疾形渠道介，底寬10m，水深3m，兩岸損邊坡沉為1：1，粗純糙系輝數(shù)為0.0龍17，流量教為39m3/s，水流屬公于阻力淚平方區(qū)武的紊流著，求每爬公里渠銀道上的令沿程水蹦頭損失斧。解：bh1：11：1B水面寬過(guò)水?dāng)嗝婷娣e濕周水力半徑用曼被寧公桐式計(jì)引算謝括才系鍵數(shù)沿程水頭威損失斷面平均流速用巴甫幟洛夫斯炒基公式勵(lì)計(jì)算謝鉤才系數(shù)沿程水頭塞損失二者相爭(zhēng)差可見(jiàn)，稅二者相剩差不大項(xiàng)。局部蘆水頭壘損失斃一般我在急敢變流徒段產(chǎn)吳生，握流態(tài)辣一般乖為紊純流粗沸糙。階因?yàn)榱壕植棵庹系K慚的形區(qū)狀繁習(xí)多，血流動(dòng)魔又極氧其復(fù)脖雜，辟作用妙在固朽體邊雁界上棕的動(dòng)纏水壓里強(qiáng)又再不好川確定笨。因沾此，蘭應(yīng)用奮理論狼求解圈局部移水頭鈔損失塘是較守為困振難的案。6.7局部航水頭棟損失目前，給只有圓牽管過(guò)水額斷面突儲(chǔ)然擴(kuò)大泊等極少席數(shù)情況錫下的局埋部水頭尸損失可掛以用理崇論求解柳，其他漢大多數(shù)紹情況只狀能通過(guò)至試驗(yàn)確境定。6.7隊(duì).1圓管蠢有壓凈流過(guò)支水?dāng)嗝兔嫱惶迫粩U(kuò)乘大的老局部侄水頭億損失水流從扛小管流待入大管展時(shí)，在西過(guò)水?dāng)鄥裁嫱蝗黄矓U(kuò)大處掉（斷面1－1）水流毒與壁面告發(fā)生分劍離，從貧而形成堂漩渦區(qū)爭(zhēng)。水流稅前進(jìn)一賊段距離部，到達(dá)遼斷面2－2處才肢再次緣瑞和壁血面接詳觸，袖成為晌漸變每流。取1－1斷面和2－2斷面春，以協(xié)及管唐壁圍享成的賭控制奸體進(jìn)昂行分都析。xz1z2v1v22200dDLp111p1’p1’Gθ1’1’p2以斷亞面1-1和斷底面2-絞2列伯械努利籃方程介，有上式雜中壓姓強(qiáng)p1、p2未知彈，需皇應(yīng)用腳動(dòng)量漂定律壁求解鍛。對(duì)控制側(cè)體沿水雷流方向箭列動(dòng)量拒方程該段以菊局部損統(tǒng)失為主拘，可忽頸略沿程磨水頭損時(shí)失，則故有上式即距為斷面繞突然擴(kuò)編大的局袋部水頭情損失的誘理論計(jì)攏算式，雞習(xí)慣上秧稱(chēng)為波達(dá)公蒸式。因近似等故于1。故有由實(shí)李驗(yàn)知斬：則有對(duì)控臂制體員沿水氏流方叼向列豬動(dòng)量寶方程式中，ζ稱(chēng)作局部阻過(guò)力系數(shù)用連續(xù)方程代入并化簡(jiǎn)得

一般蝴情況景，局淋部水肝頭損沾失可譽(yù)表為貌下面湖的通吼用公棕式式中，ζ可由私試驗(yàn)礦確定展；v為發(fā)生水局部損獻(xiàn)失之前厚或之后拉的斷面掛平均流慘速，ζ的計(jì)算活公式與闊相應(yīng)平票均流速鍋的斷面距的位置聚有關(guān)，蒙具體可