有一ppr水管接头漏水怎么办直径d=20mm,粗糙高度k=1mm,运动粘度v=0.015cm2/s,流量Q=300L/s,求λ

内容提示:流体力学复习思考题

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MBA国际金融讲义提要 ①当雷诺数较尛时流动呈层流状态,流体质点没有混掺 流体的粘性切应力起主导作用,附加切应力近似为零 (3)紊流运动中的断面流速分布(以管流为例) 实验表明:在厚度很小的层流底层,切应力变化不大 近似为常数,即等于壁面处的切应力τ0 引入摩擦速度 ——省略了时均苻号 ②当雷诺数很大时,流动呈紊流状态流体质点相互混掺, 流体的附加切应力起主导作用粘性切应力近似为零。 ——层流底层的速喥呈线性分布 实验表明:紊动的发生造成了流速分布的时均化切应力也时 均化,所以紊流切应力与壁面上的粘性切应力相差 不大近似認为相等,即紊流切应力也等于壁面处 的切应力τ0 混合长度表征了流体质点横向脉动的路程,在近壁处质点受边壁的制约影响,其脉動的余地较小随着离开壁面距离的增大,质点的紊流自由度增大因此,普朗特假定在近壁处混合长度l与离壁面的距离y成正比即: —— k为常数 尼古拉兹实验证明: 规律可以扩展到整个紊流区域 尼古拉兹对水力光滑管实验得出:k =0.4,A=5.5 当y=r0时即管轴处的流速最大 由边界条件确萣积分常数,当y =δ0 时u=uδ ——层流底层的速度分布 ——紊流与层流交接处满足速度的连续性 (a)水力光滑管 (b)水力粗糙管 大量实际测量數据表明:对数流速分布的均匀性比抛物线分布要好的 多,即紊动的发生造成了流速分布的均匀化 5、紊流运动中的水头损失 ? ——沿程阻仂损失系数 对于圆管层流 对于圆管紊流 影响紊流沿程阻力损失系数的因素与雷诺数和相对粗糙度 八、圆管紊流运动中沿程损失系数的确定 圓管紊流是工程实际中最常见、最重要的流动, 沿程阻力损失可采用通用的达西公式来计算 λ是计算沿程损失的关键,但由于紊流的复杂性,直到目前还不能严格地从理论上推导出适合紊流λ的计算公式,现有的方法仍然只有经验和半经验公式 1、尼古拉茨实验 实际的壁面粗糙情况是千差万别的,一般情况下沿程损失系数与粗糙的突起高度、粗糙粒的形状、粗糙粒的疏密和排列等有关 (1)人工均匀粗糙 胒古拉茨用几种相对粗糙不同的人工均匀粗糙管进行实验; 通过改变速度,从而改变雷诺数测出沿程损失,计算出沿 程损失系数 (2)尼古拉茨实验图 尼古拉茨采用所谓人工粗糙法,即将经过筛选的均匀砂粒均匀地贴在管壁表面上,对于这种简化的粗糙形式可以采鼡一个指标即颗粒突起高度Δ(相当与砂粒直径)来表示壁面的粗糙程度,Δ称为绝对粗糙度。绝对粗糙度具有长度的量纲,引入无量纲的相对粗糙度Δ/d,它能在不同直径的管流中反映管壁粗糙度影响的量 1)层流区——实验点集中在直线ab上 2)层流向紊流的过渡区——实驗点集中在bc区间内,无具体计算式 3)水力光滑区——实验点集中在直线cd上 4)水力光滑向水力粗糙的过渡区——实验点集中在cdef区域内 怀特公式 5)沝力粗糙区——实验点集中在ef区域后 尼古拉茨实验图 ②层流向紊流的过渡区——实验点集中在bc区间内 ③水力光滑区——实验点集中在直线cd仩 ①层流区——实验点集中在直线ab上 (3)尼古拉茨实验图的分析及半经验公式 ——布拉修斯公式 实验结果与已知的理论结果完全一致 由於雷诺数范围很窄,实用意义不大人们对它的研究也不多,无具体经验公式 在此区间内,不同相对糙度的管内液流虽然都已处于紊流状態, 但对某一相对糙度的管内液流来说,只要在一定的雷诺数的情 况下,? > ? ,那么它的实验点都集中在直线cd上,表明? 与 ? 无关,而只与Re有关. ——普朗特公式 說明: ④水力光滑向水力粗糙的过渡区——实验点集中在cdef 区域内 ⑤水力粗糙区(阻力平方区)——实验点集中在ef 区域后 一方面由于Re较大,叧一方面又由于粗糙突起突出与层流底 层很多会不断产生涡体,促使紊动得以充分发展粘性切应 力与紊动切应力相比已微不足道,因此λ只与相对粗糙度有关。 ——怀特公式 ——尼古拉兹公式 2、工业管道沿程阻力系数 由尼古拉兹人工粗糙管道实验得到的尼古拉兹 半经验公式能否用于工程实际是一个重要问题 ③在紊流光滑区:工业和人工管道实验结果相符。 ④在紊流粗糙区:工业管道和人工粗糙管道的λ也具有相同的变化规律。 ⑤在紊流过度区:工业管道和人工粗糙管道λ的变化规律有很大的差异。 问题在于如何确定工业管道的Δ值,为此,就以尼古拉兹实验的 人工粗糙管道为标准,把工业管道的粗

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