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1、第四章第四章 流动形态与水头损失流动形态与水头损失一一.沿程水头损失与壁面切应力的关系沿程水头损失与壁面切应力的关系切应力在边壁最大切应力在边壁最大00rr1p2pGl0)1(hyy水力坡度水力坡度:lhJfRJ00Rlhf达西公式达西公式:208VgVRlhf242gVdlhf22szpgpgz基准面总水头线whgV2211gV2222二二 流体运动的两种流态流体运动的两种流态-层流与湍流层流与湍流 hf层层 流流过渡流过渡流湍流湍流1.1.雷诺实验雷诺实验(1883)(1883)VRRe判断流态的标准判断流态的标准-雷诺数雷诺数2.2.沿程损失与流速的关系沿程损失与流速的关系层流 hf 与
2、 V 的 1 次方成正比；紊流 hf 与 V 的 2 次方成正比。VdRe三三 圆管层流圆管层流 ruJrdrdu2CrJu24积分得积分得由边界条件由边界条件 得得0,0urr)(4220rrJu对于水平管对于水平管)(41220rrdxdpu最大流速最大流速平均流速平均流速20max4rJumax20218urJV沿程水头损失沿程水头损失Vdlhf232沿程水头损失系数沿程水头损失系数Re64四四 湍流的基本特征湍流的基本特征 01TuudtT1.1.时均值与瞬时值时均值与瞬时值tTOuuuu 01TvvdtT 01TppdtT 01TwwdtT图4-2 湍流速度时间曲线,vvvuuu,p
3、ppwww2.2.湍流附加切应力湍流附加切应力xy uu vdF平面均匀流为例平面均匀流为例 uuu vv 湍流的切应力湍流的切应力dyudvu0/hy/0vu0dyudvut涡粘性理论涡粘性理论3.3.湍流应力的计算理论湍流应力的计算理论1duuldy ，2duvldy 2 du duu vldy dy混合长度理论混合长度理论混合长度混合长度-近壁处近壁处yl4.0Re8.320d04.4.粘性底层粘性底层水力光滑面水力光滑面水力粗造面水力粗造面过渡粗造面过渡粗造面五五.湍流的流速分布湍流的流速分布220)()(dyduy0u 摩阻流速摩阻流速kydyudu00ln1uC 粘性底层粘性底层d
4、ydu0yuuudyuudu00ln1uyuu在交界处在交界处0yCyuuln1 于是流速得湍流的分布式为于是流速得湍流的分布式为hy/0vu0紊流 u层流 u1ln1ln1ln1ln1CyuCuvyuCyuu 尼古拉兹实验公式尼古拉兹实验公式 水力光滑管水力光滑管 水力粗造管水力粗造管5.5ln1yuuu5.8ln1yuu五五.沿程水头损失系数的计算沿程水头损失系数的计算gVdlhf220u208VV 水力光滑管水力光滑管 水力粗造管水力粗造管8.0)lg(Re2174.1)2lg(21d管理机构管理机构-教务处教务处-精品课程精品课程-课程列表课程列表-工程流体力学工程流体力学(进入进入)。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：作业作业 12,1512,15
水力学课件：第四章 流动形态与水头损失-2
