吉林大学流体力学课件流体阻力及能量损失 小结

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1、第6章流体阻力及能量损失小结本章主要介绍了两部分内容：液体运动的流态(层流与紊流)；水流阻力与水头损失。1．层流与紊流的运动特征流态层流紊流区别呈抛物线分布，较不均呈对数或指数曲线分布，较均匀。圆管紊流速分布匀。圆管层流有umax=2v流umax＜2v主要作用力粘滞力紊流附加切应力与粘滞切应力紊流粗糙流区层流区紊流光滑区过渡区区(阻力平方区)λ的变化规λ=f()ReΔΔ律(尼古拉兹64λ=f()Reλ=f()Re,λ=f()特管流：λ=dd实验曲线)Re征hf与v的关1.01.751.75~2.02.0h∝v

2、h∝vh∝vh∝vffff系(图6－4)1．有序有规则的运动1．无序无规则的运动2．液体质点互不混掺2．液体质点之间互相混掺，呈脉动现象3．液层之间无质量交换流动特征3．液层之间存在动量交换与质量交换与动量交换4．沿程水头损失hf与流速v的1.75～4．沿程水头损失hf与流2.0次方成正比速v的一次方成正比vdvd判圆管流Re=<2300Re=>2300别νν标vRvR明渠流Re=<575Re=>575准νν2．水流阻力与水头损失液流运动过程的水头损失h包括沿程水头损失h与局部水头损失h两部分，本章主wfj要

3、从层流与紊流的角度研究了沿程水头损失，得出了一系列经验公式，如达西－魏斯巴赫公式，谢才公式，曼宁公式等，可根据不同的工程情况选用。（1）达西—魏斯巴赫公式v2h=λL（圆管流的层流、紊流均适用）fd2g1v2或h=λL（非圆管流的层流、紊流均适用）f42Rg（2）均匀流基本方程：τ=ρgRJ（管流、明渠流、层流、紊流均适用）0λ2或τ=ρv（紊流阻力平方区）8（3）不可压缩恒定均匀层流22ρgJrr0圆管流u=−(1)。4μ2r0（4）紊流时均化。瞬时流速＝时均流速＋脉动流速（5）紊流切应力duxτμ=−ρu

4、u′′xydy式中−ρuu′′称为雷诺切应力，也称紊流附加切应力xy（6）紊流流速分布uvy=*a．近壁处：()y≤δ线性分布vν0*ux1b．紊流核心区：=+lnyC()y>δ对数或指数分布0vκ*（7）能量损失mn22lvvhhhwfj=+∑∑ik，hhfj==λζ,i1==k1dg22g（8）沿程阻力因数λ的求解。a．尼古拉兹曲线。根据λ与Δ、Re的关系，将整个流区分为5个区(层流、层流向紊流过渡区、紊流光滑区、紊流光滑区向紊流粗糙区的过渡区、紊流粗糙区)。12.51Δb．柯列勃洛克公式=−2lg(+)

5、（紊流各阻力流区均适用）λλRe3.7d15.1286Δc．巴尔(Barr)公式　=−2lg(+)（紊流各阻力流区均适用）0.893.7dλRed．谢才公式　v==CRJ,8Cgλ（均匀流）11/6e．曼宁公式　CR=（阻力平方区）n（9）边界层的特点：a．边界层厚度为一有限值；b．边界层厚度沿程增加；c．边界层分层流边界层和紊流边界层；2d．边界层内：duxτμ=−ρuu′′xydy边界层外：按理想流体或有势流动计算。（10）绕流阻力计算公式2U0F=CAρDD23