文档介绍：液体流动时的压力损失 :层流和紊流(湍流)。雷诺实验层流:液体质点互不干扰,液体的流动呈线性或层状,且平行于管道轴线。紊流:液体质点的运动杂乱无章,在沿管道流动时,除平行于管道轴线的运动外,还存在着剧烈的横向运动,液体质点在流动中互相干扰。通过雷诺实验还可以证明,液体在圆形管道中的流动状态不仅与管内的平均流速 v有关,还与管道的直径 d、液体的运动粘度ν有关。实际上, 液体流动状态是由上述三个参数所确定的称为雷诺数 Re的无量纲数来判定, 即: ? vd ? Re () 对于非圆形截面管道,雷诺数 Re 可用下式表示,即: ? H vd? Re () 水力直径 dH 可用下式计算: ? Ad H4?() 式中: 壁周长。湿周,即有效截面的管—过流断面积; —? A面积相等但形状不同的通流截面,其水力直径是不同的。圆形的最大,同心环状的最小。水力直径大,通流能力大。雷诺数是液体在管道中流动状态的判别数。临界雷诺数,记作 Recr 。当液流的实际雷诺数 Re小于临界雷诺数 Recr 时,液流为层流;反之,为紊流。实际液体伯努利方程和动量定律中,其动能修正系数α和动量修正系数β值与液体的流动状态有关,当液体紊流时取α=1,β=1 ;层流时取α=2,β=4/3 。雷诺数的物理意义:雷诺数是液流的惯性作用对粘性作用的比。当雷诺数较大时,说明惯性力起主导作用,这时液体处于紊流状态;当雷诺数较小时,说明粘性力起主导作用,这时液体处于层流状态。 ,故有: fFrpp?? 221)(?若令,并将代入上式,整理可得: dr du rlF f/2???? 21ppp??? fF rdr l p du?2 ???对上式进行积分,并代入相应得边界条件,即当 r=R 时, u=0 ,得: )(4 22rRl pu????() 可见管内液体质点的流速在半径方向上按抛物线规律分布。最小流速在管壁 r=R 处, 其值为最大流速在管轴 r=0 处,其值为: 0 min?u 22 max 16 4 dl pRl pu??????对于微小环形过流断面面积,所通过的流量为: rdr dA?2? rdr rRl p urdr udA dq)(4 22 22????????积分可得: pl dpl R rdr rRl pq R?????????????? 128 8 )(4 2 44220 () 在管道内液体的平均流速是: pl dpl dd A qv????????? 32 128 4 1 242 () 将上式与值比较可知,平均流速 v为最大流速的 1/2 。 max u max u 沿程压力损失为: 2 32d lvpp ??????() 22 Re 64 2 64 222vd lvd lvd l dv p ??????????() 式中为沿程阻力系数。对于圆管层流,理论值=64/Re 。考虑到实际圆管截面可能有变形,以及靠近管壁处的液层可能被冷却等因素,在实际计算时,可对金属管取=75/Re ,橡胶管=80/Re 。????对于光滑管, ;对于粗糙管, 的值可以根据不同的 Re和从图 所示的关系曲线中查出。管壁绝对粗糙度Δ与管道材料有关,一般计算可参考下列数值:钢管Δ= ,铜管Δ=~0 .01mm ,铝管Δ=~0 .06mm ,橡胶软管Δ= ,铸铁管Δ= 。 2 2vd lp ?????() 但式中的阻力系数除与雷诺数有关外,还与管壁的粗糙度有关,即这里的为管壁的绝对粗糙度,它与管径 d的比值称为相对粗糙度。?)/ (Re, df????d/? 25 .0 Re 3164 .0 ???? d/?