水力學(xué)系統(tǒng)講義課件第五章流動(dòng)形態(tài)及水頭損失四

第五章液體的流動(dòng)型態(tài)及水頭損失§5-7圓管紊流沿程水頭損失的計(jì)算§5-8計(jì)算沿程水頭損失的謝才公式§5-9局部水頭損失§5-7圓管紊流沿程水頭損失的計(jì)算尼古拉茲（J.Nikuradse）對不同相對粗糙度ks/r0的人工管道，在不同流量下對沿程水頭損失系數(shù)λ進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。1．當(dāng)雷諾數(shù)Re<2300時(shí)，流動(dòng)為層流，相對粗糙度不同的各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均落在直線ab上。表明此時(shí)沿程水頭損失系數(shù)λ只與雷諾數(shù)Re有關(guān)，而與相對粗糙度ks/r0無關(guān)。2.當(dāng)2300<Re<4000時(shí)，流動(dòng)由層流向紊流過渡，相對粗糙度不同的各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均落在曲線bc上。它說明此時(shí)沿程水頭損失系數(shù)λ只與雷諾數(shù)Re有關(guān)。但是，由于此范圍很窄，實(shí)際意義不大，一般不予考慮。3．當(dāng)雷諾數(shù)Re>4000時(shí)，流動(dòng)為紊流中的水力光滑管流，相對粗糙度不同的各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均落在直線cd上。表明此時(shí)λ只與雷諾數(shù)Re有關(guān)，而與相對粗糙度ks/r0無關(guān)。相對粗糙度越大，保持管壁為水力光滑管的最大雷諾數(shù)越小。

4．cd線與ef線之間的A區(qū)，稱為由水力光滑管向水力粗糙管的過渡區(qū)。相同相對粗糙度的各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均落在同一條曲線上，且上面曲線長，下面曲線短，各曲線由低變高。它說明在此區(qū)沿程水頭損失系數(shù)λ同時(shí)與雷諾數(shù)Re和相對粗糙度ks/r0有關(guān)。5．線ef右側(cè)的B區(qū)，稱為水力粗糙管區(qū)。相對粗糙度相同的各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分別落在不同的水平線上。它說明在此區(qū)沿程水頭損失系數(shù)λ只與相對粗糙度ks/r0有關(guān)。同時(shí)沿程水頭損失與速度的平方成比例，常將此區(qū)稱為阻力平方區(qū)。尼古偵拉茲扁圖是扶在人炎工粗加糙管飾道上爆進(jìn)行救的實(shí)欄驗(yàn)，市有局光限性測。莫反迪針剛對工苦業(yè)管盜道繪修制了換沿程參水頭滾損失騎系數(shù)糠λ曲縣線。莫迪城（）頑圖沿程狐水頭姜損失脖系數(shù)巨λ的將計(jì)算水力伍光滑宿管區(qū)水力喇粗糙污管區(qū)過渡妨區(qū)，陶柯爾暢勃洛躁克公班式尼古桃拉茲組公式水力震光滑膨管區(qū)水力沫粗糙點(diǎn)管區(qū)1.伯水力濤光滑攤管，咸布拉狼休斯允（）評公式2.陡紊流東過渡聯(lián)區(qū)，嘉用阿財(cái)里特飄蘇里賣公式適用拍于舊脖鑄鐵蔽管和爛舊鋼遲管的帽舍維承列夫喊公式1．鬼紊流瓜過渡現(xiàn)區(qū)2.膜水役力粗痛糙管堵區(qū)經(jīng)驗(yàn)欣公式例5刻.7僵.1瞇運(yùn)動(dòng)仆粘度午為1毒.1歪39鬼×1念0-6m2/s齡的水恥，以擠斷面錦平均船流速臥2.兩5m南/s船，在絲式內(nèi)徑父為0枕.2依5m劃，長甲50晚0m需管道丹中流哄動(dòng)。漸已知邊管道賞的相志對粗離糙度充ks/d付=0國.0輪02秩。試臭求：（1階）按憂新鑄沉鐵管救計(jì)算跨的沿扔程水拼頭損躺失hf1；（2惠）按跑舊鑄涌鐵管盼計(jì)算誘的沿莊程水際頭損弓失hf2。（1層）計(jì)運(yùn)算hf1由莫室迪圖鄉(xiāng)豐查得伯沿程昌水頭尊損失洪系數(shù)努λ=魚0.翅02賀4，蒸且知加此流翻動(dòng)在漆阻力蓬平方亡區(qū)，腎即屬蟲于水跌力粗鮮糙管挨。根據(jù)掙莫迪赤圖根據(jù)鞭尼古始拉茲眼公式根據(jù)紹阿里翼特蘇會(huì)里公績式（2掌）按舊看鑄鐵劍管計(jì)街算的絹沿程壺水頭探損失桑hf2對于角舊鑄治鐵管屯，當(dāng)泉流速念v>淹1.角2m莖/s低時(shí)，挺可應(yīng)涼用水補(bǔ)力粗賢糙管艙區(qū)的煙舍維妹列夫銷公式各計(jì)算膨沿程詞水頭信損失岡系數(shù)社λ§5還-8幼計(jì)予算沿災(zāi)程水乳頭損拾失的潤謝才叼公式謝才淡公式黑（C飼he誕zy芝F愚or別mu來la耍）計(jì)算鎮(zhèn)渠道熱和天集然河師道流帳動(dòng)中悄的沿饒程水高頭損病失。C為等謝才疼系數(shù)個(gè)，單牢位m1/扯2/s理。采瘋用經(jīng)白驗(yàn)公謀式計(jì)扔算。謝才隸系數(shù)1．向曼寧候（R季.M僚an嫂ni社ng墾）公我式n—衫粗糙摔系數(shù)步或者嫂糙率暢，見盜表。2．糕巴甫構(gòu)洛夫失斯基沸公式也可并以近艱似地喊采用腎下面馳兩式適用損范圍注意欺事項(xiàng)1．結(jié)上面碎各公秋式均納以m年為單漸位。2．孔謝才恐公式曬對層擁流和棗紊流排均適功用。忌但是恭，由猶于粗分糙系日數(shù)n罵是從個(gè)阻力奮平方配區(qū)總倚結(jié)出巾來的壇，因我此它制只適鴉用于移均勻織粗糙條紊流燙。3．叉對于確圓管涂管流恥，粗權(quán)糙系沫數(shù)n襪已知胞時(shí)，為可以夢采用膠謝才陣公式吸計(jì)算賢沿程杜水頭懲損失粒，也存可以泉達(dá)西獄-威學(xué)斯巴究赫公裳式。4．脖巴甫礙洛夫閉斯基井公式糧常用紡于上物下水曬道的徐水力毅計(jì)算菊中，古而曼屋寧公豎式則辭常用童于明妻渠和稿其它而管道屯。例5賽.8攪.1平一如定圖所劣示的疑梯形畢斷面愉土渠剃中發(fā)炒生的紀(jì)均勻炊流動(dòng)昆。已威知：規(guī)底寬飲b=阿2m孕，邊寸坡系武數(shù)m河=c叉ot額θ=接1.業(yè)5，榴水深屆h=獅1.饑5m閣，土深壤的虛粗糙迅系數(shù)敵n=收0.洽02俱25蹄，渠稅中通笑過的女流量疲Q=棄5.餐12可m3/s擠，試已求：（1模）渠扒中的垃斷面錘平均評流速縱；（2籃）1吐公里扯長渠綠道上革的水她頭損洽失。（1避）渠疑中的撿斷面賭平均獸流速（2臉）1蓋公里濾長渠臣道上墨的水蹄頭損論失§5和-9雅局?jǐn)嗖克^損曉失局部雄水頭饑損失：在過梨水?dāng)酀裁嫘问鰻?、孝尺寸孫或流礎(chǔ)向改蠻變的刃局部追地區(qū)益產(chǎn)生保的水件頭損益失，必記為吊hj。產(chǎn)生私原因：在采這些浴局部貌地區(qū)泡產(chǎn)生悄許許長多多模的漩甜渦。勝漩渦紙的產(chǎn)穩(wěn)生及惡維持陶漩渦轎的旋泰轉(zhuǎn)，鵲漩渦疑水體冷與主擦流之魄間的取動(dòng)量恐交換右，漩警渦間拴的沖侄擊與斗摩擦謠等均滅需消翼耗能仗量而莖引起洗水頭羞損失創(chuàng)。計(jì)算理局部骨水頭截?fù)p失舌的一投般公摟式為ζ一移般由蒜實(shí)驗(yàn)笛確定熔，見殘表。斷面醉突然莊擴(kuò)大寺的局裙部水予頭損叛失的搞計(jì)算能量放方程動(dòng)量場方程作用筑在控英制體絲式上的柳表面拆力質(zhì)量行力控制迅體內(nèi)神的動(dòng)圈量變休化幾點(diǎn)畫討論1.買當(dāng)斷醋面積綁A2與A1相比創(chuàng)很大逐時(shí)，泳如管認(rèn)道突臥然擴(kuò)磁大到泰某一驚容器艷或水輔池時(shí);2.果管路營中的捏總局盟部水劫頭損閘失可掏以由認(rèn)疊加阿法求加得。3.窄局部盯水頭觀損失蒼的產(chǎn)攜生會(huì)狀對上頃下游兇一定豈范圍四內(nèi)的倡流速餡分布拴造成鑄影響能。影抖響長尺度為實(shí)際匆的總席局部彩水頭嬌損失私比按再疊加寇法求鈔得的極總局閃部水宵頭損櫻失大午些。例5飽.9狀.1摸有午一如婚圖所謙示的屬由水違箱引校出的鏈串聯(lián)魄管路峰向大碧氣泄寒流。小已知票管徑松d1=d3=1癢00著mm策,管蓬長l1=l3=1游0m刑，相填應(yīng)沿宗程水繳頭損壟失系反數(shù)λ1=裕λ3=0顆.0謙3，嫌管徑銜d2=2愚00布mm蝕，管沙長l2=5港m，趨相應(yīng)劇的沿枕程水慨頭損麗失λ2=0極.0越3擾；折晌角θ灰=3暑0°琴；攪90絲式°彎會(huì)管d夸/R柄=1棚；插刪板閥籍門的渾開度李e/療d=半0.慘5；賢管中宅流量盈Q=進(jìn)31拍.4賢L/搶s，賺試求精所需休的水什頭H亡。管路甜中沿梯程水憂頭損大失的踏計(jì)算管路蹤蝶中局擔(dān)部水短頭損赤失計(jì)芹算進(jìn)口告：30弊°折園角：突擴(kuò)普：突縮：90女°彎管：閥門：總局慌部水蓋頭損腫失5.我15我如圖若所示罪，在準(zhǔn)流速細(xì)由v1變?yōu)樘譾3的突土然擴(kuò)平大中忌，如般果中況間加秤一中昨等粗斧細(xì)的絨管段儀使形枝成兩貴次突抹然擴(kuò)腥大，悉試求柔：（1碑）中歲間管俊段中谷的流稅速取督何值朱時(shí)總吧的局幟部水輩頭損妻失最藏小；（2媽）計(jì)說算兩凈次突件擴(kuò)時(shí)厘總的葬局部耽水頭束損失邪與一業(yè)次突蓮擴(kuò)時(shí)唱的局鳳部水啞頭損蠟失之迅比。5.臂16撤如礙圖所鐵示A拉、B吵、C敢三個(gè)襲水箱勿由兩神段普撿通鋼丟管相么連接惑，經(jīng)玩過調(diào)躬節(jié)，玻管中黃產(chǎn)生秋恒定異流運(yùn)英動(dòng)。攔已知擔(dān)A、科C驗(yàn)箱水什面差綢H=漠10常m,死l1=5珠0m史,祝l2=4趴0m隸,便d1=2餓50舅mm少,d2=2盲00粥mm巾,ζb=0攝.2押5,膠假設(shè)驚流動(dòng)龍?jiān)谧栀?zèng)力平文方區(qū)脆，沿夠程阻岸力系烏數(shù)可偷近似喊地用陜公式計(jì)算鴉，管堡壁的屈當(dāng)量暑粗糙往度ks=0特.2鼻mm酸，試甩求：（1第）管尖中流驅(qū)量Q均；（2磨）圖恢中h1及h2。5.尖18荒如液圖所翠示的跌鋼筋旁混凝且土襯把砌隧竭洞，估喇叭撞形入幕口，萄入口辰前有悠一攔應(yīng)污柵斃，傾遙角θ辛=6污0°法，柵四條為蠻直徑禾φ=氏15錘mm槽的圓眉鋼筋宏，間剛距b頑=1甚0c釋m，跌設(shè)隧殼洞前腦明挖傾段中廈的流午速為智隧洞志中流科速的弄1/醬4，追平板糠閘門窯前后簽分別