第一章 流体力学基础 第二节 流动阻力和能量损失
第一章 流体力学基础 第二节 流动阻力和能量损失
第二节 流动阻力和能量损失 能量损失一般有两种表示方法： 流体阻力是造成能量损失的原因。 产生阻力的内因是流体的粘性和惯性，外因是固体壁面对流体 的阻滞作用和扰动作用。 通常用单位重量流体的能量损失（或称水头损失）h1来表示，用 液柱高度来量度； 用液柱高度来量度；对于气体，则常用单位体积流体的能量损失 （或称压力损失）H损来表示，用压力来量度。 它们之间的关系为： H损=γh1
第二节 流动阻力和能量损失 能量损失一般有两种表示方法： 流体阻力是造成能量损失的原因。 产生阻力的内因是流体的粘性和惯性，外因是固体壁面对流体 的阻滞作用和扰动作用。 通常用单位重量流体的能量损失（或称水头损失）h1来表示，用 液柱高度来量度； 用液柱高度来量度；对于气体，则常用单位体积流体的能量损失 （或称压力损失）H损来表示，用压力来量度。 它们之间的关系为： H损=γh1
一、 能量损失的两种形式： 能量损失分为两类：沿程损失和局部损失。 ㈠沿程阻力和沿程损失 在边壁沿程不变的管段上，流速基本上是沿程不变的，流动阻力 只有沿程不变的切应力，称为沿程阻力。克服沿程阻力引起的能量损 失，称为沿程损失，用h f（或H f）表示。 第二节 流动阻力和能量损失
一、 能量损失的两种形式： 能量损失分为两类：沿程损失和局部损失。 ㈠沿程阻力和沿程损失 在边壁沿程不变的管段上，流速基本上是沿程不变的，流动阻力 只有沿程不变的切应力，称为沿程阻力。克服沿程阻力引起的能量损 失，称为沿程损失，用h f（或H f）表示。 第二节 流动阻力和能量损失
㈡ 局部阻力和局部损失 在边界急剧变化的区域，由于出现了漩涡区和速度分布的变化， 流动阻力大大增加，形成比较集中的能量损失。这种阻力称为局部 阻力，相应的能量损失称为局部损失，用hj（或Hj）表示。 ㈢ 能量损失的计算公式 工程上常用的能量损失计算公式为： 1．沿程水头损失： g V d L H f 2 2 = 第二节 流动阻力和能量损失 一、 能量损失的两种形式： 整个管路的能量损失等于各管段的沿程损失和所有局部损失 的总和，即： hL=Σhf+Σhj
㈡ 局部阻力和局部损失 在边界急剧变化的区域，由于出现了漩涡区和速度分布的变化， 流动阻力大大增加，形成比较集中的能量损失。这种阻力称为局部 阻力，相应的能量损失称为局部损失，用hj（或Hj）表示。 ㈢ 能量损失的计算公式 工程上常用的能量损失计算公式为： 1．沿程水头损失： g V d L H f 2 2 = 第二节 流动阻力和能量损失 一、 能量损失的两种形式： 整个管路的能量损失等于各管段的沿程损失和所有局部损失 的总和，即： hL=Σhf+Σhj
g V hj 2 2 = g V Hj 2 2 = 2．局部水头损失： 写成压力损失的形式，则为： 式中： L—管长 [米]； d—管径 [米]； V—断面平均流速[米/秒]； λ—沿程阻力系数（无因次参数）； ζ—局部阻力系数（无因次参数）。 第二节 流动阻力和能量损失 一、 能量损失的两种形式：
g V hj 2 2 = g V Hj 2 2 = 2．局部水头损失： 写成压力损失的形式，则为： 式中： L—管长 [米]； d—管径 [米]； V—断面平均流速[米/秒]； λ—沿程阻力系数（无因次参数）； ζ—局部阻力系数（无因次参数）。 第二节 流动阻力和能量损失 一、 能量损失的两种形式：
二、 层流、紊流和雷诺实验 实际流体运动存在着两种不同的状态，即层流和紊流。这两种流 动状态的沿程损失规律大不相同。 ㈠ 雷诺实验 第二节 流动阻力和能量损失
二、 层流、紊流和雷诺实验 实际流体运动存在着两种不同的状态，即层流和紊流。这两种流 动状态的沿程损失规律大不相同。 ㈠ 雷诺实验 第二节 流动阻力和能量损失
液体沿管轴方向流动时，流束之间或流体层与层之间彼此不相 混杂，质点没有径向的运动，都保持各自的流线运动。这种流动状 态，称为层流运动。 管中流速再稍增加，或有其它外部干扰振动，则有色液体将破 裂、混杂成为一种紊乱状态。这种运动状态，称为紊流运动 第二节 流动阻力和能量损失 二、 层流、紊流和雷诺实验
液体沿管轴方向流动时，流束之间或流体层与层之间彼此不相 混杂，质点没有径向的运动，都保持各自的流线运动。这种流动状 态，称为层流运动。 管中流速再稍增加，或有其它外部干扰振动，则有色液体将破 裂、混杂成为一种紊乱状态。这种运动状态，称为紊流运动 第二节 流动阻力和能量损失 二、 层流、紊流和雷诺实验
雷诺和其它学者的大量实验数据证实，若这四个物理量写成 无因次数： VK d Re K = 第二节 流动阻力和能量损失 二、 层流、紊流和雷诺实验 Re = 2320 Vd 则流动是紊流； 则流动是层流。 Re = 13800 Vd
雷诺和其它学者的大量实验数据证实，若这四个物理量写成 无因次数： VK d Re K = 第二节 流动阻力和能量损失 二、 层流、紊流和雷诺实验 Re = 2320 Vd 则流动是紊流； 则流动是层流。 Re = 13800 Vd
第二节 流动阻力和能量损失 二、 层流、紊流和雷诺实验 研究非圆形断面或在流体中运动的物体时，式中的d应以其相 应的特征尺寸代替。能够综合反映断面水力特性的量是水力半径R； 它被定义为 X A R = 其中A为有效断面面积（米2）。X称为湿周（米），指在有效 断面A上，流体与固体边界的接触长度，下图为几种湿周的例子
第二节 流动阻力和能量损失 二、 层流、紊流和雷诺实验 研究非圆形断面或在流体中运动的物体时，式中的d应以其相 应的特征尺寸代替。能够综合反映断面水力特性的量是水力半径R； 它被定义为 X A R = 其中A为有效断面面积（米2）。X称为湿周（米），指在有效 断面A上，流体与固体边界的接触长度，下图为几种湿周的例子
第二节 流动阻力和能量损失 二、 层流、紊流和雷诺实验 对于圆形管道，其水力半径R为： R=1/4πd2/πd=d/4 或写成：d=4R 以d当表示，即d=4R=d当。 在通风工程中，除圆断面管道外，常见的还有矩形断面管道，其 相应的d当为： d当=4R=4ab/2（a+b）=2ab/（a+b）
第二节 流动阻力和能量损失 二、 层流、紊流和雷诺实验 对于圆形管道，其水力半径R为： R=1/4πd2/πd=d/4 或写成：d=4R 以d当表示，即d=4R=d当。 在通风工程中，除圆断面管道外，常见的还有矩形断面管道，其 相应的d当为： d当=4R=4ab/2（a+b）=2ab/（a+b）