流體流動阻力教材

11.4流體流動阻力直管阻力：流體流經(jīng)一定直徑的直管時由于內摩擦而產生的阻力；局部阻力：流體流經(jīng)管件、閥門等局部地方由于流速大小及方向的改變而引起的阻力。

1.4.1直管阻力一、阻力的表現(xiàn)形式

2流體在水平等徑直管中作定態(tài)流動。3若管道為傾斜管，則

流體的流動阻力表現(xiàn)為勢能的減少；水平安裝時，流動阻力恰好等于兩截面的靜壓能之差。

4二、直管阻力的通式

由于壓力差而產生的推動力：流體的摩擦力：令

定態(tài)流動時5——直管阻力通式（范寧Fanning公式）

其它形式：——摩擦系數(shù)（摩擦因數(shù)）

則

J/kg壓頭損失m壓力損失Pa該公式層流與湍流均適用；注意與的區(qū)別。6三、層流時的摩擦系數(shù)

速度分布方程又——哈根-泊謖葉

（Hagen-Poiseuille）方程

7能量損失層流時阻力與速度的一次方成正比。變形：比較得8四、湍流時的摩擦系數(shù)1.量綱分析法

目的：（1）減少實驗工作量；（2）結果具有普遍性，便于推廣?；A：量綱一致性即每一個物理方程式的兩邊不僅數(shù)值相等，而且每一項都應具有相同的量綱。9基本定理：白金漢（Buckingham）π定理設影響某一物理現(xiàn)象的獨立變量數(shù)為n個，這些變量的基本因次數(shù)為m個，則該物理現(xiàn)象可用N＝（n－m）個獨立的無量綱數(shù)群表示。

湍流時壓力損失的影響因素：（1）流體性質：

，

（2）流動的幾何尺寸：d，l，

（管壁粗糙度）（3）流動條件：u10物理變量n＝7基本量綱m＝3無量綱數(shù)群N＝n－m＝4無量綱化處理式中：——歐拉（Euler）數(shù)即該過程可用4個無量綱數(shù)群表示。11——相對粗糙度——管道的幾何尺寸——雷諾數(shù)根據(jù)實驗可知，流體流動阻力與管長成正比，即

或12莫狄（Moody）摩擦因數(shù)圖：13（1）層流區(qū)（Re≤2000）

λ與無關，與Re為直線關系，即,即與u的一次方成正比。（2）過渡區(qū)（2000<Re<4000)將湍流時的曲線延伸查取λ值。（3）湍流區(qū)（Re≥4000以及虛線以下的區(qū)域）

14（4）完全湍流區(qū)

（虛線以上的區(qū)域）

λ與Re無關，只與有關。該區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。一定時，經(jīng)驗公式：柏拉修斯（Blasius）式：適用光滑管，Re＝5×103～105152.管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響

光滑管：玻璃管、銅管、鉛管及塑料管等；粗糙管：鋼管、鑄鐵管等。絕對粗糙度：管道壁面凸出部分的平均高度。相對粗糙度：絕對粗糙度與管內徑的比值。層流流動時：流速較慢，與管壁無碰撞，阻力與

無關，只與Re有關。16湍流流動時：水力光滑管

只與Re有關，與無關完全湍流粗糙管

只與有關，與Re無關17五、非圓形管內的流動阻力

當量直徑：

套管環(huán)隙，內管的外徑為d1，外管的內徑為d2:邊長分別為a、b的矩形管:18說明：（1）Re與Wf中的直徑用de計算；（2）層流時：正方形C＝57套管環(huán)隙C＝96（3）流速用實際流通面積計算。191.4.2局部阻力一、阻力系數(shù)法

將局部阻力表示為動能的某一倍數(shù)。

或

ζ——局部阻力系數(shù)

J/kgJ/N=m201.突然擴大212.突然縮小223.管進口及出口進口：流體自容器進入管內。

ζ進口=0.5進口阻力系數(shù)出口：流體自管子進入容器或從管子排放到管外空間。

ζ出口=1出口阻力系數(shù)4.管件與閥門232425蝶閥262728二、當量長度法將流體流過管件或閥門的局部阻力，折合成直徑相同、長度為le的直管所產生的阻力。le