建筑设备第1章流体力学基本知识

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1、建筑设备工程建筑设备工程建筑工程系建筑工程系第一章第一章 流体力学基本知识流体力学基本知识 本章介绍流体静力学，流体动力学，流体本章介绍流体静力学，流体动力学，流体运动的基本知识，流体阻力和能量损失，运动的基本知识，流体阻力和能量损失，通过本章的学习同学们可以对流体力学有通过本章的学习同学们可以对流体力学有一个大概的了解，但讲到的内容是很基础一个大概的了解，但讲到的内容是很基础的。详细的内容请参考的。详细的内容请参考流体力学流体力学和和泵与风机泵与风机 物质的三种形态：固体、液体和气体物质的三种形态：固体、液体和气体 流体力学：研究流体平衡和运动的力学规流体力学：研究流体平衡和运动的力学规律及

2、其应用的科学律及其应用的科学连续介质假设连续介质假设 从微观上讲，流体是由大量的彼此之间有一定间从微观上讲，流体是由大量的彼此之间有一定间隙的单个分子所组成，而且分子总是处于随机运隙的单个分子所组成，而且分子总是处于随机运动状态。动状态。从宏观上讲，流体视为由无数流体质点（或微团从宏观上讲，流体视为由无数流体质点（或微团）组成的连续介质。）组成的连续介质。所谓所谓质点质点，是指由大量分子构成的微团，其尺，是指由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备尺寸，但却远大于分子自由程。寸远小于设备尺寸，但却远大于分子自由程。这些质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间这些质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间隙

3、，即流体充满所占空间，称为隙，即流体充满所占空间，称为连续介质连续介质。11流体的主要物理性质流体的主要物理性质一、密度和容重一、密度和容重 质量与密度质量与密度质量：表征惯性的物理量质量：表征惯性的物理量流体的质量：常以密度来反映流体的质量：常以密度来反映定义：对于均质流体，单位体积的质量称定义：对于均质流体，单位体积的质量称为密度为密度()数学表达式：数学表达式：重力与容重重力与容重物体受到地球引力的特性，称为重力特征物体受到地球引力的特性，称为重力特征，常用容重来表征，常用容重来表征定义：对于均质流体，作用于单位体积流定义：对于均质流体，作用于单位体积流体的重量称为容重体的重量称为容重(

4、)数学表达式：数学表达式：容重与密度的关系：容重与密度的关系：密度和容重与压力、温度的关系密度和容重与压力、温度的关系 压力升高压力升高 流体的密度和容重增加流体的密度和容重增加 温度升高温度升高 流体的密度和容重减小流体的密度和容重减小8二、易流动性二、易流动性 流体不能承受拉力，静止流体不能抵流体不能承受拉力，静止流体不能抵抗切力，但是流体能承受较大的压力。抗切力，但是流体能承受较大的压力。流体这种在静止时不能承受切应力和流体这种在静止时不能承受切应力和抵抗剪切变形的性质称为抵抗剪切变形的性质称为易流动性易流动性。三、流体的粘滞性三、流体的粘滞性 定义：流体流动时流体内部质点间或流层定义：

5、流体流动时流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力（切力）以阻碍间因相对运动而产生内摩擦力（切力）以阻碍相对运动的性质叫做粘滞性相对运动的性质叫做粘滞性。内摩擦力称为粘。内摩擦力称为粘滞力。滞力。粘性是流动性的反面，流体的粘性越大，粘性是流动性的反面，流体的粘性越大，其流动性越小。其流动性越小。10 平板间液体速度变化 11实际流体在管内的速度分布 牛顿内摩擦定律：牛顿内摩擦定律：F内摩擦力内摩擦力,N;S摩擦流层的接触面面积摩擦流层的接触面面积,m2；流层单位面积上的内摩擦力（切应力）流层单位面积上的内摩擦力（切应力）,N/m2；du/dn流速梯度，沿垂直流速方向单位流速梯度，沿垂直流

6、速方向单位长度的流速增值；长度的流速增值；与流体种类有关的系数，与流体种类有关的系数，kg/ms，(动力粘滞系数动力粘滞系数)；粘滞性的大小用粘滞系数表达粘滞性的大小用粘滞系数表达运动粘滞系数运动粘滞系数()：粘滞性与温度、压力的关系粘滞性与温度、压力的关系 粘滞性受温度影响大，受压力影响小。粘滞性受温度影响大，受压力影响小。液体的粘滞性随温度的升高而降低。液体的粘滞性随温度的升高而降低。气体的粘滞性随温度的升高而增加。气体的粘滞性随温度的升高而增加。四、流体的压缩性和热胀性四、流体的压缩性和热胀性 流体压强增大，体积缩小的性质，称为流流体压强增大，体积缩小的性质，称为流体的压缩性。体的压缩性

7、。流体温度升高，体积膨胀的性质，称为流流体温度升高，体积膨胀的性质，称为流体的热胀性。体的热胀性。1）液体压缩性和膨胀性很小，引起工程误）液体压缩性和膨胀性很小，引起工程误差很小，可忽略不计。差很小，可忽略不计。2）气体有显著的压缩性和膨胀性，）气体有显著的压缩性和膨胀性，t与与P的的变化对变化对影响很大。影响很大。当流体的温度不过低，压强不过高时，当流体的温度不过低，压强不过高时，t、P、三者关系服从理想气体状态方程：三者关系服从理想气体状态方程：式中：式中：P气体的绝对压强，气体的绝对压强，N/m2；T气体的绝对温度，气体的绝对温度，K；气体的密度，气体的密度，kg/m3；R气体常数，气体

8、常数，J/kg.K。空气：空气：R287；其他气体：；其他气体：R8314/N，N为该气体的分子量。为该气体的分子量。当气体当气体v50m/s时，因时，因的变化的变化1%，密，密度可视作常数，这种气体称为不可压缩气度可视作常数，这种气体称为不可压缩气体。体。当气体当气体v50m/s时，因时，因的变化很大，密度的变化很大，密度不能视作常数，这种气体称为可压缩气体不能视作常数，这种气体称为可压缩气体。综上所述：建筑设备工程中的水、气流体综上所述：建筑设备工程中的水、气流体，流速在大多情况下均较低，密度在流动，流速在大多情况下均较低，密度在流动过程中变化不大，密度可视为常数，一般过程中变化不大，密度

9、可视为常数，一般将其认为是一种易于流动的，具有粘滞性将其认为是一种易于流动的，具有粘滞性的和不可压缩的流体。的和不可压缩的流体。12流体静压强及其分布规律流体静压强及其分布规律 本节学习的目的：本节学习的目的：学习和讨论流体静止（平衡）状态下的力学习和讨论流体静止（平衡）状态下的力学规律及其应用。学规律及其应用。流体静止时的特点：流体静止时的特点：不显示其粘滞性，不存在切向应力。不显示其粘滞性，不存在切向应力。流体静止是运动中的一种特殊状态。流体静止是运动中的一种特殊状态。流体静力学研究的中心问题：流体静力学研究的中心问题：流体静压强的分布规律。流体静压强的分布规律。一、流体静压强及其特性一、

10、流体静压强及其特性 1.静压强的概念：静压强的概念：N/m2（帕（帕/pa）处于相对静止状态下的流体，由于本处于相对静止状态下的流体，由于本身的重力或其他外力的作用，在流体内部身的重力或其他外力的作用，在流体内部及流体与容器壁面之间存在着垂直于接触及流体与容器壁面之间存在着垂直于接触面的作用力，这种作用力称为静压力。面的作用力，这种作用力称为静压力。单体面积上流体的静压力称为流体的单体面积上流体的静压力称为流体的静压强。静压强。pp0lim 2.流体静压强的特性：流体静压强的特性：（1）流体静压强的方向与受压面垂直并指）流体静压强的方向与受压面垂直并指向受压面。向受压面。（2）任意点的静压强的

11、大小和受压面的方）任意点的静压强的大小和受压面的方向无关，或者说作用于同一点上各方向的向无关，或者说作用于同一点上各方向的静压静压强大小相等。强大小相等。二、流体静压强的分布规律二、流体静压强的分布规律 1.自由表面及等压面自由表面及等压面（1）自由表面是指液面与气体的交界面。在重）自由表面是指液面与气体的交界面。在重力作用下，静止液面的自由面为水平面。敞口容力作用下，静止液面的自由面为水平面。敞口容器内的液体的自由面上是大气压。器内的液体的自由面上是大气压。（2）流体中具有相同压强各点所构成的面称为）流体中具有相同压强各点所构成的面称为等压面。静止流体的自由面即为等压面。其下相等压面。静止流

12、体的自由面即为等压面。其下相同深度处所组成的面也是等压面。同深度处所组成的面也是等压面。确定流体等压面的方法，有三个条件：确定流体等压面的方法，有三个条件：必须在静止状态；在同一种流体中；而且为连续必须在静止状态；在同一种流体中；而且为连续液体。液体。2.分析静止液体中压强分布：分析静止液体中压强分布：静止液体中压强分布静止液体中压强分布 分析铅直小圆柱体，分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力作用于轴向的外力有有：上表面压力上表面压力 下底面的静水压力下底面的静水压力 柱体重力柱体重力 柱体侧面积的静水压力其方向与轴向垂直柱体侧面积的静水压力其方向与轴向垂直，在轴向投影为零（相互抵消）。，在轴向

13、投影为零（相互抵消）。该铅直小圆柱体处于静止状态，其轴向力该铅直小圆柱体处于静止状态，其轴向力平衡平衡 化简化简 3.静水压强基本方程式：静水压强基本方程式：特点：特点：（1）方程表示静水压强与水深成正比的直）方程表示静水压强与水深成正比的直线分布规律。线分布规律。（2）作用于液面上的表面压强）作用于液面上的表面压强p0是等值地是等值地传递到静止液体中每一点上。传递到静止液体中每一点上。（3）对于气体，由于）对于气体，由于很小，当很小，当h 不大时不大时，可忽略，可忽略h 项，则项，则p p0水静压强分布图水静压强分布图 4.静压强的特性静压强的特性 静压强的方向性流体具有各个方向上的静静压强

14、的方向性流体具有各个方向上的静压强。压强。流体内部任意一点的静压强的大小与其作流体内部任意一点的静压强的大小与其作用的方向无关。用的方向无关。流体的静压强仅与其高度或深度有关，而流体的静压强仅与其高度或深度有关，而与容器的形状及放置位置、方式无关。与容器的形状及放置位置、方式无关。三、压强的两种计算基准三、压强的两种计算基准绝对压强：绝对压强：（pA）以设想没有大气存在的绝对真空状态作为以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强。零点计量的压强。相对压强：相对压强：（p）以当地大气压以当地大气压Pa作为零点计量的压强。作为零点计量的压强。绝对压强和相对压强的关系：绝对压强和相对压强的关

15、系：pA p pa 或或 p pA pa P可正可负可正可负 P为正值时：为正值时：pA pa，称为正压（表压，称为正压（表压，即压力表读数）即压力表读数）P为负值时：为负值时：pA pa，称为负压（真空度，称为负压（真空度，即真空表读数），即真空表读数）真空度真空度pk pa pA P31 绝对压力、表压与真空度的关系 32四、压强的三种量度单位四、压强的三种量度单位从压强的基本定义出发，用单位面积上的力表示：力从压强的基本定义出发，用单位面积上的力表示：力/面积面积 国际单位：国际单位：N/m2,以符号以符号Pa表示表示工程单位：工程单位：kgf/m2或或kgf/cm2用大气压的倍数表示用

16、大气压的倍数表示国际规定标准大气压：国际规定标准大气压：1标准大气压标准大气压101.325KPa工程单位规定大气压：工程单位规定大气压：1at1 kgf/cm2 98KN/m2用液柱高度表示用液柱高度表示常用水柱高度或汞柱高度，单位：常用水柱高度或汞柱高度，单位：mH2O，mmH2O，mmHghp/13 流体运动的基本知识流体运动的基本知识 主要内容主要内容流体运动的基本概念流体运动的基本概念连续性方程连续性方程能量方程能量方程 一、流体运动的基本概念一、流体运动的基本概念（一）压力流与无压流（一）压力流与无压流 1.压力流：流体在压差作用下流动压力流：流体在压差作用下流动,流体整流体整个周

17、围都和固体壁相接触，没有自由表面个周围都和固体壁相接触，没有自由表面。例如：。例如：2.无压流（重力流）：液体在重力作用下无压流（重力流）：液体在重力作用下流动，液体的部分周界与固体壁相接触，流动，液体的部分周界与固体壁相接触，部分周界与气体相接触，形成自由表面。部分周界与气体相接触，形成自由表面。例如：例如：（二）恒定流与非恒定流（二）恒定流与非恒定流 1.恒定流：恒定流：流体运动时，流体中任一位置流体运动时，流体中任一位置的压强、流速等运动要素都不随时间而变的压强、流速等运动要素都不随时间而变化的流动。如从水位不变的水箱中放水的化的流动。如从水位不变的水箱中放水的水流运动，如图水流运动，如

18、图15（a）所示。）所示。2.非恒定流：流体运动时，流体中任一位非恒定流：流体运动时，流体中任一位置的压强、流速等运动要素随时间的变化置的压强、流速等运动要素随时间的变化而变动的流动。如水位随水放出不断改变而变动的流动。如水位随水放出不断改变的水流运动，如图的水流运动，如图15（b）所示。）所示。自然界中都是非恒定流，建筑设备工程中自然界中都是非恒定流，建筑设备工程中取为恒定流。取为恒定流。恒定流与非恒定流37（三）流线与迹线：（三）流线与迹线：1.流线流线:是流体中同一瞬间由许多质点组成是流体中同一瞬间由许多质点组成的曲线。在该曲线上所有各点的速度向量的曲线。在该曲线上所有各点的速度向量都与

19、该曲线相切，如图都与该曲线相切，如图16所示。它形象所示。它形象地描绘了该瞬间整个流体的流动情况。地描绘了该瞬间整个流体的流动情况。2.迹线迹线:流体运动时，流体中某一个质点在流体运动时，流体中某一个质点在连续时间内的运动轨迹。连续时间内的运动轨迹。流线 流线的基本特性：流线的基本特性：恒定流时，流线的形状和位置不随时间而恒定流时，流线的形状和位置不随时间而变化。变化。恒定流时，流体质点运动的迹线与流线重恒定流时，流体质点运动的迹线与流线重合。合。非恒定流时，流线的形状和位置随时间而非恒定流时，流线的形状和位置随时间而变化。变化。非恒定流时，流体质点运动的迹线与流线非恒定流时，流体质点运动的迹

20、线与流线不相重合。不相重合。（四）均匀流与非均匀流：（四）均匀流与非均匀流：1.均匀流：流体运动时，流线是平行直线均匀流：流体运动时，流线是平行直线的流动称为均匀流。的流动称为均匀流。2.非均匀流：流体运动时，流线不是平行非均匀流：流体运动时，流线不是平行直线的流动称为非均匀流。直线的流动称为非均匀流。它又分为：它又分为：（1）渐变流：流体运动中流线接近于平行）渐变流：流体运动中流线接近于平行线的流动称为渐变流。线的流动称为渐变流。（2）急变流：流体运动中流线不能视为平）急变流：流体运动中流线不能视为平行直线的流动称为急变流。行直线的流动称为急变流。（五）元流、总流、过流断面、流量与断（五）元

21、流、总流、过流断面、流量与断面平均流速：面平均流速：1.元流：水流中一微小面积元流：水流中一微小面积d上各点引出上各点引出流线所形成的一个封闭管状曲面。流线所形成的一个封闭管状曲面。2.总流：流体运动时，无数元流的总和。总流：流体运动时，无数元流的总和。3.过流断面：与元流或总流的流线成正交过流断面：与元流或总流的流线成正交的横断面。的横断面。单位时间内通过过流断面单位时间内通过过流断面d的液体体积为的液体体积为ud dQ42元流与总流过流断面 4.流量：单位时间内通过某一过流断面的流量：单位时间内通过某一过流断面的流体体积。一般流量指的是体积流量，单流体体积。一般流量指的是体积流量，单位是位

22、是m3/s或或L/s。5.断面平均流速：断面上各点流速的平均断面平均流速：断面上各点流速的平均值。值。通过过流断面的流量为通过过流断面的流量为udvQ 断面平均流速为：断面平均流速为：该关系式表达了流量（该关系式表达了流量（Q）、过流断面（）、过流断面（）和平均流速（）和平均流速（v）三者之间的关系。）三者之间的关系。Qudv二、恒定流的连续性方程式二、恒定流的连续性方程式1.如图如图19所示，在恒定总流中任取一元所示，在恒定总流中任取一元流，元流在流，元流在11过流断面上的面积为过流断面上的面积为d1,流速为流速为u1;在在22过流断面上的面积为过流断面上的面积为d2,流速为流速为u2。应用

23、质量守恒定律，在应用质量守恒定律，在dt时段内流入的质时段内流入的质量与流出的质量相等：量与流出的质量相等：1u1d1dt2u2d2dt 或或 1u1d12u2d2 从元流推广到总流，得：从元流推广到总流，得：22221111dudu 由于过流断面上密度由于过流断面上密度为常数，以为常数，以 代入上式，得：代入上式，得：1Q1 2 Q2 （113）Qv 11v 122v 2 （113a）（113）、）、（113a）质量流量的质量流量的连续性方程式。连续性方程式。Qud 2.g，同一地区重力加速度，同一地区重力加速度g相同。相同。1Q1 g2 Q2g 1Q1 2Q2 （114）11v 122v

24、2 （114a）G1G2 （114b）（114）、）、（114a）、）、（114b）重量流量的连续性方程式。重量流量的连续性方程式。3.当流体不可压缩时，流体的容重当流体不可压缩时，流体的容重不变，不变，上式得到：上式得到：Q1 Q2 （115）1v 12v 2 （115a）（115）、）、（115a）体积流量的连体积流量的连续性方程式。续性方程式。对可压缩流体，可用（对可压缩流体，可用（113）、（）、（114）。）。连续性方程连续性方程,说明管道中总流是连续的，过说明管道中总流是连续的，过流断面与平均流速成反比，过流断面大，流断面与平均流速成反比，过流断面大，流速小；过流断面小，流速大；过

25、流断面流速小；过流断面小，流速大；过流断面不变，流速亦不变；连续性方程是质量守不变，流速亦不变；连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表达式。恒定律在流体力学中的表达式。三、恒定总流能量方程式三、恒定总流能量方程式应用能量守恒及其转化规律应用能量守恒及其转化规律（一）恒定总流实际液体的能量方程式（一）恒定总流实际液体的能量方程式 1738年荷兰科学家达年荷兰科学家达.伯努利考虑液体的粘伯努利考虑液体的粘性影响，推导出了性影响，推导出了1-1和和2-2断面间流段实断面间流段实际液体恒定总流的能量方程，即伯努里方际液体恒定总流的能量方程，即伯努里方程式：程式：21222222111122hgvpz

26、gvpz z1、z2位置水头位置水头，表示单位重量的位，表示单位重量的位置势能。置势能。p1/、p2/压强水头压强水头。P为相对压强（为相对压强（静压）。静压）。1v12/2g、2v22/2g流速水头流速水头（动压）（动压）。动能修正系数。动能修正系数。1.051.1,常取常取1.0 h12水头损失水头损失。（水从断面。（水从断面11流向流向断面断面22）以上各项单位为长度，都可以在断面上用以上各项单位为长度，都可以在断面上用铅直线段在图中表示出来。铅直线段在图中表示出来。H zp/v2/2g H总水头。总水头。Hp zp/测压管水头。测压管水头。将各断面上的总水头连成一条线，则此线将各断面上

27、的总水头连成一条线，则此线称为称为总水头线总水头线，如图，如图116中虚线所示。总中虚线所示。总水头线是沿流程下降的倾斜线。水头线是沿流程下降的倾斜线。将各断面上的测压管水头连成一条线，则将各断面上的测压管水头连成一条线，则此线称为此线称为测压管水头线测压管水头线，如图，如图116中实线中实线所示。测压管水头线沿流程方向可能上升所示。测压管水头线沿流程方向可能上升，也可能下降。，也可能下降。（二）实际气体恒定总流的能量方程式（二）实际气体恒定总流的能量方程式 对于不可压缩气体，由于气体容重对于不可压缩气体，由于气体容重很小，很小，重力做功忽略不计，重力做功忽略不计，z0；一般通风管道中，过流断

28、面流速分布比较一般通风管道中，过流断面流速分布比较均匀，均匀，1。实际气体总流的能量方程式为：实际气体总流的能量方程式为：2122221122hgvpgvp 或：式中：式中：p 过流断面相对压强，工程上称静压。过流断面相对压强，工程上称静压。rv2/2g工程上称动压。工程上称动压。p rv2/2g过流断面的静压与动压之和，工过流断面的静压与动压之和，工程上称全压。程上称全压。rh1-212两过流断面间压强损失。两过流断面间压强损失。2122221122hgvpgvp14 流动阻力和水头损失流动阻力和水头损失一、流动阻力和水头损失的两种形式：流动阻力和水头损失的两种形式：当流体沿管道流动时，存在

29、当流体沿管道流动时，存在沿程阻力损失沿程阻力损失和和局部阻力损失局部阻力损失。任何一个建筑设备的管路系统都由许多串任何一个建筑设备的管路系统都由许多串联或并联的计算管段组成。联或并联的计算管段组成。（一）沿程阻力和沿程水头损失（一）沿程阻力和沿程水头损失 沿程阻力沿程阻力-流体在管段中流动时，管道壁流体在管段中流动时，管道壁面对于流体会产生一个阻碍其运动的摩擦面对于流体会产生一个阻碍其运动的摩擦阻力。阻力。沿程水头损失沿程水头损失-流体流动中为克服摩擦阻流体流动中为克服摩擦阻力而损耗的能量称为沿程水头损失。（力而损耗的能量称为沿程水头损失。（hf）（二）局部阻力和局部水头损失（二）局部阻力和局

30、部水头损失 局部阻力局部阻力-流体运动过程中通过断面变化处流体运动过程中通过断面变化处、转向处、分支或其他使流体流动情况发生、转向处、分支或其他使流体流动情况发生改变时，都会有阻碍运动的局部阻力产生。改变时，都会有阻碍运动的局部阻力产生。局部阻力存在于什么地方？局部阻力存在于什么地方？弯头、闸门、突然扩大、突然缩小、三通弯头、闸门、突然扩大、突然缩小、三通、四通。、四通。局部水头损失局部水头损失-为了克服局部阻力而消耗的为了克服局部阻力而消耗的单位重量流体的机械能量，称为局部水头损单位重量流体的机械能量，称为局部水头损失（失（hj）。）。（三）管路的总水头损失（总阻力）（三）管路的总水头损失（

31、总阻力）计算管段的水头损失：计算管段的水头损失：hhfhj 流体在流动过程中的总损失等于各个管路流体在流动过程中的总损失等于各个管路系统所产生的所有沿程损失和局部损失之系统所产生的所有沿程损失和局部损失之和，即和，即 h1-2 hfhj二、流动的两种型态层流和紊流二、流动的两种型态层流和紊流1.层流：流体成层成束的流动，各流层间并层流：流体成层成束的流动，各流层间并无质点的掺混现象。无质点的掺混现象。2.紊流：液体的流速较大，质点或液团相互紊流：液体的流速较大，质点或液团相互掺混的流体型态。掺混的流体型态。3.判断流动型态：用雷诺数判断流动型态：用雷诺数Re Revd/Re2000 -紊流紊流

32、 建筑设备工程中，绝大多数为紊流型态。建筑设备工程中，绝大多数为紊流型态。三、沿程水头损失三、沿程水头损失 对于紊流型态，目前采用理论和实验相结合的对于紊流型态，目前采用理论和实验相结合的方法，建立半经验公式来计算沿程方法，建立半经验公式来计算沿程水头损失。水头损失。通常采用达西通常采用达西-维斯巴赫公式计算，即维斯巴赫公式计算，即 式中：式中：hf 沿程水头损失，沿程水头损失，m;沿程阻力系数沿程阻力系数;l管长管长,m;d管径，管径，m;v管中平均流速，管中平均流速，m/s。其中，其中，为沿程阻力系数，它是反映边界为沿程阻力系数，它是反映边界粗糙情况和流态对水头损失影响的一个系数。粗糙情况

33、和流态对水头损失影响的一个系数。gvdlhf22四、四、沿程（摩擦）阻力系数沿程（摩擦）阻力系数 尼古拉兹实验全面揭示了不同流态下尼古拉兹实验全面揭示了不同流态下和和Re数及相对粗糙度（数及相对粗糙度（/d）的关系。不同）的关系。不同的流态，有不同的计算的流态，有不同的计算值的公式。值的公式。1、层流区、层流区 当当Re4000后形成，整个紊流区还可以分后形成，整个紊流区还可以分为三个区域：为三个区域：（1）水力光滑管区）水力光滑管区 沿程（摩擦）阻力系数沿程（摩擦）阻力系数只与雷诺数只与雷诺数Re有有关而与相对粗糙度（关而与相对粗糙度（/d）无关。）无关。Re105时，尼古拉兹光滑区公式尼古

34、拉兹光滑区公式25.0Re3164.08.0)lg(Re21（2）水力过渡区）水力过渡区 流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙管区流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙管区（阻力平方区）的一个区域。（阻力平方区）的一个区域。沿程（摩擦）阻力系数沿程（摩擦）阻力系数与雷诺数与雷诺数Re和相和相对粗糙度（对粗糙度（/d）都有关。）都有关。洛巴耶夫公式洛巴耶夫公式2Relg42.1d（3）粗糙管区（阻力平方区）粗糙管区（阻力平方区）在此区域内，沿程（摩擦）阻力系数在此区域内，沿程（摩擦）阻力系数仅取仅取决于管壁的相对粗糙度（决于管壁的相对粗糙度（/d）而与雷诺数）而与雷诺数Re无关。无关。尼古拉兹公式尼古拉兹

35、公式2lg274.11d 对于管径等于或大于对于管径等于或大于40mm的管子，用希的管子，用希弗林松计算公式。弗林松计算公式。25.011.0d五、局部水头损失五、局部水头损失 在实际水力计算中，局部水头损失可以采在实际水力计算中，局部水头损失可以采用流速水头乘以局部阻力系数后得到，即用流速水头乘以局部阻力系数后得到，即式中：式中：局部阻力系数。根据管配件、附局部阻力系数。根据管配件、附件不同，由实验测出，可查阅有关手册。件不同，由实验测出，可查阅有关手册。v过流断面的平均流速。过流断面的平均流速。g 重力加速度。重力加速度。gvhj22六、总水头损失六、总水头损失 流体运动中任意两过流断面间的水头损失流体运动中任意两过流断面间的水头损失为：为：gvgvdlhhhjf2222