学习单元一、流动阻力和水头损失概念
一、流动阻力和能量损失的分类
在工程的设计计算中，根据流体接触的边壁沿程是否变化，把能量损失分为两类：沿程能量损失hf和局部能量损失hj。它们的计算方法和损失机理不同。
流体流动的边壁沿程不变(如均匀流)或者变化微小(缓变流)时，流动阻力沿程也基本不变，称这类阻力为沿程阻力。由沿程阻力引起的机械能损失称为沿程能量损失，简称沿程损失。由于沿程损失沿管段均布，即与管段的长度成正比，所以也称为长度损失。
当固体边界急剧变化时，使流体内部的速度分布发生急剧的变化。如流道的转弯、收缩、扩大，或流体流经闸阀等局部障碍之处。在很短的距离内流体为了克服由边界发生剧变而引起的阻力称局部阻力。克服局部阻力的能量损失称为局部损失。流动过程的局部水头损失只发生在局部变化处。
二、能量损失产生的原因
产生水头损失的原因主要有两方面：内部原因和外部原因。
引起水头损失的内因是液体本身的粘滞性，由于内摩擦力的存在造成流动时液体克服摩擦力做功而造成机械能的下降，而引起能量损失。液体具有粘滞性是造成能量损失的根本性原因。
引起水头损失的外部原因主要受到和液体接触的固体边界的作用和变化。液体在不同边界条件下的水头损失是不一样的。当边界发生局部剧烈变化的时候会产生比较强烈的能量损失。
三、能量损失大小的计算
在理论上计算液体运动的能量损失比较困难，目前大多说计算方法都是基于实验的研究结果，为了便于利用能量方程，人为的将液体的水头损失表示成速度水头的倍数形式，提出了计算水头损失的基本计算公式。
1． 沿程水头损失：
gvdlhf22
上是法国工程师达西根据自己1852—1855年的实验结论，在1857 年归结的达西公式，公式中的称为液体流动时管道上的沿程能量损失系数（或者沿程阻力系数）。
2． 局部水头损失
gvhj22
式中称为流动局部变化处的局部水头损失系数。
第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失
1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。
2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。
3、紊流中存在各种大小不同的涡体。
4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。
5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。
6、''yuxu只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。
7、临界雷诺数随管径增大而增大。
8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。
9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。
10、管道突然扩大的局部水头损失系数 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。
11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。
11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。
12、公式gRJ 即适用于管流，也适用于明渠水流。
13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。
第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失
1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。
2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。
3、紊流中存在各种大小不同的涡体。
4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。
5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。
6、''yuxu只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。
7、临界雷诺数随管径增大而增大。
8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。
9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。
10、管道突然扩大的局部水头损失系数 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。
11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。
11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。
12、公式gRJ 即适用于管流，也适用于明渠水流。
水头损失公式范文
水头损失是指流体在流动过程中因摩擦和阻力等原因而减少的能量。水头损失不仅仅是水力工程中一个重要的概念，也是研究流体力学和流动中能量变化的基础。在眾多的水头损失公式中，有经验公式、理论公式和实验公式等，下面将详细介绍几种常见的水头损失公式。
1.突然扩流水头损失公式
当流体由管道经过一个突然扩大截面时，流体的速度会减小，造成水头损失。根据伯努利方程，可得突然扩流水头损失公式为：
ΔH=K1*(V1^2-V2^2)/2g
其中，ΔH为水头损失，K1为流量系数，V1为进口速度，V2为出口速度，g为重力加速度。
2.近壁水头损失公式
当流体通过管道时，由于流体黏性和摩擦作用，会在管壁附近造成水头损失。近壁水头损失公式可以用柯西方程和雷诺应力来计算，如：
ΔH=α*(L/D)*V^2/2g
其中，ΔH为水头损失，α为近壁摩阻系数，L为管道长度，D为管道直径，V为流速，g为重力加速度。
3.局部阻力水头损失公式
当流体通过管道内的局部缩流、局部扩流、弯头、三通管等装置时，会产生较大的局部阻力，并导致水头损失。对于不同的局部阻力形式，可以使用不同的公式进行计算。例如突然收缩水头损失公式为： ΔH=K2*(1-(A2/A1)^2)/2g
其中，ΔH为水头损失，K2为局部阻力系数，A1为进口截面积，A2为出口截面积，g为重力加速度。
4.管道摩擦水头损失公式
当流体通过管道时，由于管道内壁的粗糙度和水流的黏性，产生了管壁摩擦阻力，导致水头损失。管道摩擦水头损失公式可通过达西公式或庞德莱特公式来计算。其中达西公式为：
ΔH=f*(L/D)*(V^2/2g)
其中，ΔH为水头损失，f为阻力系数，L为管道长度，D为管道直径，V为流速，g为重力加速度。
以上仅是水力工程中常见的一些水头损失公式，实际应用中还存在更多的公式和模型用于计算不同情况下的水头损失。此外，各种水头损失公式通常都包含一些经验系数，这些系数可以通过实验或实际观测获得。在具体应用时，需要根据具体的情况选用适用的水头损失公式，并根据实际情况确定相应的参数值。
