第四章 流动形态与水头损失
一 圆管层流
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u)(4 220 rr
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最大流速
平均流速
2
0m a x 4 r
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沿程水头损失
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?? 沿程水头损失系数
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水力光滑区
水力粗造区
过渡粗造区
二 圆管湍流
水力光滑管
水力粗造管
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指数分布率
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紊流 u
层流 u
尼古拉兹试验曲线
)( R e,df ???
1 0 1 4/1
5 0 4/1
1 2 0/1
2.61/1
30/1
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三 沿程水头损失系数
莫笛图
(1) 层流区,直线 ab,Re < 2320
? 与 ? 无关,hf 与 V 成正比 。 64Re? ?
(2) 水力光滑区,直线 cd,4000 < Re < 80 d/ ?
? 仅与 Re 有关，与 ? 无关，但这个区域的上限取
决于 d/?,hf 与 V1.75 成正比 。
0,2 5
0,3 1 6 4
Re? ?
54 0 0 0 ~ 1 0Re ? (Blasius,勃拉修斯公式 )
? ?1 2,0l g 0,8Re ?? ?? 465 1 0 ~ 3 1 0Re ? ? ?(Prandtl 普朗特公式 )
??????? 9.6Relg8.11 f
810Re40 0 0 ??
(Colebrook,柯列
布鲁可公式
(4) 水力光滑到水力粗糙的过渡区,直线 cd 和 ef 之间,
? 与 Re 和 ? 都有关 。0, 8 5
8 0 4 1 6 0 2ddRe ???? ????
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1 2, 5 12, 0 l g
3, 7 d Re??
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(柯列勃洛克公式 )
(3) 水力粗糙区,直线 ef 的右边,
? 与 Re 无关,hf 与 V2 成正比 。0, 8 5
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(尼古拉兹,冯卡门公式 )1
2.0l g 1.742 d? ?? ?
29.0 )]Re/74.57.3/[ l n (
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]Re 9.6)7.3 /l o g [ (8.11 11.1 ???? d
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Swamee and Jain(1976)
26 1010 ?? ???
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已知 未知
1水头损失问题
2流量问题
3尺寸问题
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Q
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三类问题
Swamee and Jain(1976)
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7.3
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四 局部水头损失系数
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2
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例 用 d = 0.25 m,l = 100 m 的新铸铁管输送 20 ?C
的水，流量 Q = 0.05 m3/s，求沿程损失 hf 。假设管道
水平放置,进出口需要多大的压差才能保证输送
解 在 20 ?C 下 水的运动粘度系数为 ? = 1.007?10-6
m2/s,查表知铸铁管粗糙度 ? = 0.3 mm，所以
2
4 1, 0 1 9 m / sQV
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2
0, 4 4 5 m2f lVh dg???
(水柱 )
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21 pph
f
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工程流体力学 (进入 )。
1演示实验
2.静水压强量测实验
3文丘里流量计实验：
4动量方程验证实验：
作业 12,15
一 圆管层流
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三 沿程水头损失系数
莫笛图
(1) 层流区,直线 ab,Re < 2320
? 与 ? 无关,hf 与 V 成正比 。 64Re? ?
(2) 水力光滑区,直线 cd,4000 < Re < 80 d/ ?
? 仅与 Re 有关，与 ? 无关，但这个区域的上限取
决于 d/?,hf 与 V1.75 成正比 。
0,2 5
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(Colebrook,柯列
布鲁可公式
(4) 水力光滑到水力粗糙的过渡区,直线 cd 和 ef 之间,
? 与 Re 和 ? 都有关 。0, 8 5
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? 与 Re 无关,hf 与 V2 成正比 。0, 8 5
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(尼古拉兹,冯卡门公式 )1
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Swamee and Jain(1976)
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已知 未知
1水头损失问题
2流量问题
3尺寸问题
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三类问题
Swamee and Jain(1976)
29.0
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四 局部水头损失系数
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例 用 d = 0.25 m,l = 100 m 的新铸铁管输送 20 ?C
的水，流量 Q = 0.05 m3/s，求沿程损失 hf 。假设管道
水平放置,进出口需要多大的压差才能保证输送
解 在 20 ?C 下 水的运动粘度系数为 ? = 1.007?10-6
m2/s,查表知铸铁管粗糙度 ? = 0.3 mm，所以
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4 1, 0 1 9 m / sQV
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管理机构 -教务处 -精品课程 -课程列表 -
工程流体力学 (进入 )。
1演示实验
2.静水压强量测实验
3文丘里流量计实验：
4动量方程验证实验：
作业 12,15
