流体力学第四章流动阻力与管路水力计算

精选ppt
20
【例4-19】按[例4-17]计算结果，在图4-
25中的热水采暖系统中，若管段长
度， ， ；管径均为 hl(123) 12m 0 hl(678) 80m
25mm；局部阻力系
数 ， ，沿程阻力系 20 (123)
(678) 12
数 0.025。试确定该系统中循环水泵
应提供的总水头 H? （取水的密度
这种重新改变D及 ，使在Q1 Q2 下达
到 S1 S2 ，hw1 hw2；的计算，就是“阻力平 衡”的计算。
精选ppt
8
【例4-18】示图为某电厂循环水系 统的主要部分。已知循环水泵出口 至90凝°汽弯器管的两压个出。管由长凝L汽1=器40至m冷，水且塔有 的弯排管水。管所长有弯L2=管3的50弯m曲，半有径4个90° R=820mm，压水管和排水管直径相
D 4 ' 5 4 Q v4 45 51.13 Q v4 45 51.13 1.8 3 90.4m 7
此计算结果，恰与标准管径吻合。 故采用D45470mm 。其余计算结果见表4-10。 管段5-6和7-8属于同一单管路，流量为
Q 4 Q 1 Q 2 Q 3 10 m 3 0 2 .7 0 m 3 8 / 0 s
精选ppt
31
管径选择合适。应当注意，此管段 在选用标准管径时，应使 D14 D1' 4 。因流 量一点光，流速将提高，这样保证不低 于下限流速。
管段的阻抗为
S14 82 dl D 4 141.0 5 0.0 2 0.0 3 .6 38 4 81.5 9.9 0k9/gm 7
D 1 ' 4 4 Q v1 141.13 v Q 1 141.13 0.6 690 5 .38 m4

• 在每一个微元流束的有效截面上，各点的速度可认为是相同的 总流：无数微元流束的总和。
38
2016/12/26
流体运动学和动力学基础（Fluid Kinematics and Dynamics）
均匀流与非均匀流·渐变流和急变流
均匀流——同一条流线上各空间点上的流速相 同的流动，流线是平行直线，各有效截面上的 流速分布沿程不变 非均匀流——同一条流线上各空间点上的流速不 同的流动，流线不是平行直线，即沿流程方向速 度分布不均
迹线· 流线 1、迹线 1)定义：某一质点在某一时段内的运动轨迹 线。 2)迹线的微分方程
dx dy dz dt ux u y uz
烟火的轨迹为迹线
流体运动学和动力学基础（Fluid Kinematics and Dynamics）
流体运动学和动力学基础（Fluid Kinematics and Dynamics）
25
2016/12/26
流体运动学和动力学基础（Fluid Kinematics and Dynamics）
一维、二维和三维流动
三维流动：流动参数是x、y、z三个坐标的函数
的流动。
二维流动：流动参数是x、y两个坐标的函数的
流动。
一维流动：是一个坐标的函数的流动。
26
2016/12/26
流体运动学和动力学基础（Fluid Kinematics and Dynamics）
x= x (t)
dux ux ux dx ux dy ux dz ax dt t x dt y dt z dt
（1）当地加速度（时变加速度）：流动过程中流体 由于速度随时间变化而引起的加速度； （2）迁移加速度（位变加速度）：流动过程中流体 由于速度随位置变化而引起的加速度。

一般情况下，k=f(λ,d ） 在管内湍流粗糙区，λ与雷诺数无关，只是相对粗糙高度的函数，所以
k=f( Δ ,d ) 对于已经使用一希时间，且稳定运行的管道，Δ为常数，则k=f(d) 工程应用上常制成表格形式，供查阅。 利用上述关系式可进行流量校核、扬程确定和管径设计计算。
二、短管的水力计算
特点：局部水头损失和速度水头必须与沿程损失一起同时计算。
水头损失计算方法：
分段计算出每段管道的沿程水头损失、管道每一局部装置
处的局部水头损失，再累加求和。即
hl
i
li di
vi2 2g
j
v
2 j
2g
再列出伯努利方程，可建立作用水头与流速的关系，从而可求得流量
与管径、作用水头之间的关系式
，v1则作
d 2g
8LQ 2 g 2d 5
LQ 2 / k 2
k
g 2d 5 ——8称为流量模数
关于流量模数的说明： 1、流量模数的定义
Q k H / L k hf / L J
可见，当J=1时，Q=k，所以k代表单位水力坡度时的流量。 2、影响流量模的因素
§4-7 管路水力计算
问题设计： 1、管道水力计算中，长短管如何区分？ 2、管道水头损失是否满足叠加原理？ 3、如何确定船舶、建筑等给排水管道中，水泵的压头
或功率大小？
§4-7 管路水力计算
长管
管路的分类 短管
速度水头与局部水头损失 之和小于沿程损失的5%， 可按沿程的某一百分数拆 算,或忽略不计
速度水头与局部水头损失 之和大于沿程损失的5%， 不能忽略
一、长管的水力计算
以大水池底部的出水管为例，取水池自由表面1-1及 水管出水断面2-2为研究对象，列伯努利方程有

流体力学孔口管嘴出流与管路水力计算流体力学是研究流体运动和力学性质的物理学科。

在水力学中，孔口管嘴出流和管路水力计算是流体力学的一个重要应用。

1.孔口管嘴出流孔口管嘴出流是指在一定压力差下，流体从孔口或管嘴中流出的现象。

它是一种自由射流，不受管道限制，流速和流量可以自由变化。

对于理想流体来说，根据贝努利定律和连续性方程，可以得出孔口管嘴出流速度的计算公式：v = √(2gh)其中，v为出流速度，g为重力加速度，h为液面距离孔口或管嘴的高度差。

可以看出，出流速度与液面高度差成正比，与重力加速度的平方根成正比。

对于真实流体来说，考虑到粘性和摩擦等因素，出流速度会稍有减小。

此时，可以使用液体流量系数进行修正。

液体流量系数是指实际流量与理论流量之比，一般使用实验数据来确定。

根据实验结果，可以通过乘以液体流量系数来修正出流速度的计算。

管路水力计算是指在给定管道材料、管径和流体性质的条件下，计算流体在管路中的流动状态、压力损失以及流量等参数。

管路水力计算是实际工程中常见的问题，它可以帮助我们了解管道的输送性能和节能问题。

管道中的流体运动受到多个因素的影响，包括管道长度、管道粗糙度、流速、流量等。

在水力学计算中，一般常用的公式有达西公式和罗斯诺-魏谢巴赫公式。

达西公式可以用来计算管道中流体的摩阻损失，它的计算公式为：ΔP=λ(L/D)(v^2/2g)其中，ΔP为管道中的压力损失，L为管道长度，D为管道直径，v为流速，g为重力加速度，λ为摩阻系数，也称为达西摩阻系数。

罗斯诺-魏谢巴赫公式则可以用来计算管路中流体的水力损失，它的计算公式为：ΔP=ρ(h_f+h_m)其中，ΔP为管路中的总压力损失，ρ为流体密度，h_f为摩阻压力损失，也称为莫阿P（Moody）摩阻，h_m为各种表面或局部的附加压力损失。

除了达西公式和罗斯诺-魏谢巴赫公式，还有一些经验公式和图表可以用来计算管路的压力损失和流量。

这些公式和图表都是根据实验数据和经验总结得出的，可以帮助工程师在实际应用中进行快速计算。