圆管流中:
f有:恒定均匀流中,有压管流的过流断面上切应力成线性分布,中心处
最小,为零;边壁上
最大,
2)沿程水头损失的计算公式
达西公式:圆管流中:
明渠流动:达西公式适用:有压管流、明渠流,层流、紊流
4圆管中的层流运动1)流速分布
圆管中的层流运动流速分布为一个旋转抛物面:
最大流速位于圆管中心:r0,
平均流速:2)动能修正系数与动量修正数
动能修正系数:
动量修正数:
5紊流运动的特征和紊流阻力1)紊流运动的特征紊流运动最大的特点是具有脉动性与时均性。紊流在脉动中产生流体微团之
间的质量、动量、能量交换,从而形成紊流扩散、紊流摩阻,紊流热传导。
若
2)紊流阻力
f紊流在运动过程中,既有紊流层间的相对运动(时均流速)引起的粘性切应力,又有脉动流速引起的脉动附加应力(雷诺应力)
即:
粘性切应力。
雷诺应力
其中:
3)紊流流速分布
因紊流的随机性极强,一般很难测出各时刻的脉动流速。紊流产生的惯性应力主要依靠一些半经验理论,目前广泛使用普朗特混合长度理论。
圆管紊流中,不同位置处的流体流速分布不同,流层间的应力状态不同。圆管紊流中可分为粘性底层、过渡层、紊流核心区三个部分。
①粘性底层(层流层):紧贴固壁作层流运动的流层,其厚度
。粘
性底层较小,却极大地影响着紊流核心区的流动。粘性底层内流体速度成旋转抛物体分布。
②过渡层:粘性底层与紊流核心之间的流层,极不稳定。③紊流核心:完全作紊流运动,内部流动型态又分为:
紊流光滑区:
,也称水力光滑管
紊流过渡区:
紊流粗糙区:
,也称水力粗糙管
紊流核心区,流速成对数分布,满足下面两种分布公式:
(a)
4)尼古拉兹实验尼古拉兹通过人工加糙管道实验,将流动分为五个区域。
(b)
I区:层流区,Re2000,II区:过渡区,2000Re4000,III区:紊流光滑区,Re4000,
Ⅳ区:紊流过渡区,Re4000;
Ⅴ区:紊流粗糙区,Re4000;阻力平方区,或自模区。
,不稳定。,仍只与Re有关。;与Re、均有关;与Re无关,这一区域也称
f3工业管道紊流阻力系数的计算公式
1)、当量粗糙度:和工业管道相等的同直径d人工粗糙管的粗糙度称为当量粗糙高度。
2)、尼古拉兹半经验公式:
紊流光滑区:
紊流粗糙区:
或适用于:Re5×1043×106
或
适用于:Re3)、过渡区:柯列勃洛克根据大量的实验资料,提出的计算公式:
该公式实际为尼古拉兹公式的综合,也适用于三个区域。4)、Moody图:1944Moody在此基础上泛制了r