当前课程知识点：水力学 > 第6章 流动阻力和能量损失 > 6.7 管流的局部损失 > 管流的局部损失
同学们好我们今天来学习流动阻力
和能量损失当中的第七部分局部水头损失的计算
之前我们提到过局部水头损失
那么流体在流经这些部件的时候
均匀流动会受到破坏
流速的大小方向以及它的分布都会发生变化
那么在较短的范围内
由于流动的急剧调整所集中产生的流动阻力
我们称为局部阻力
那么所产生的损失就是局部损失了
局部损失与沿程损失一样
不同的流态会有着不同的变化规律
但是在实际工程当中
由于局部阻碍的强烈扰动作用使得流体
都将进入一个紊流流态
所以我们这里只讨论紊流流态下的局部水头损失问题
我们先来谈一谈局部水头损失所形成的机理
这里以突然扩大管路为例
那么对于一个有压管道恒定流动
当遇到管道边壁的局部突变的情况下
会产生流动的分离并形成剪切层
剪切层内的流动是极不稳定的
将会引起流动结构的重新调整
并产生了旋涡
那么这个时候我们说平均流动能量
将转换成脉动能量就会造成不可逆的能量耗损了
那么这就是一种损失
由于局部损失的机理复杂
除了突扩圆管的情况以外
一般是难以用解析的方法来确定的
而是通过实测来得到
各种边界突变情况下的局部阻力系数
那么我们这里先推导出
突扩圆管的局部水头损失系数的计算公式
大家看这里是突扩圆管流动的示意图
我们这里选择两个过流断面作为参考断面
上游断面1断面取在了粗管和细管衔接的位置
并且是处于粗管当中的
那么此处是渐变流段
而且实验量测也表明了
在这个过流断面上的测压管水头为常数
所以它是渐变流段
那么下游2断面我们则取在水流结构调整
刚好结束又重新形成渐变流的这个地方
那么总之我们说1断面和2断面
这两个断面之间要尽可能地接近
又保证局部水头损失全部产生在这两个断面之间
那么这样我们选择的两个参考断面
就会使得这两个过流断面的面积都为A2
而且在1断面上的断面平均流速
就是细管内的断面平均流速v1
那么2断面上的断面平均流速
就是粗管内的断面平均流速v2
我们可以在这两个断面上建立能量方程了
便得到局部水头损失的表达方程了
那么除此之外我们对于这样一个总流管
我们还可以建立动量方程
动量方程也就说出口动量减入口动量
等于所有外力之和
由能量方程和动量方程两个方程联立
就可以求出局部水头损失的表达式了
在这个表达式当中我们将所有的修正系数都取1的话
那么就可以进一步地简化
我们写出两种形式的局部水头损失系数的表达
第一种局部水头损失的表达式
是与细管内速度水头对应的
那么第二种表达形式呢
是与粗管内的速度水头相对应的
我们看不同的对应方式
那么它会有不同的损失系数的表示方式
突扩圆管的局部水头损失
之所以能够通过推导的方式
导出解析表达式是因为两个条件
第一个条件就是我们假定
在1断面上的测压管水头为常数
也就说认为1断面是处于渐变流断面
当然我们说后续的实验量测也表明了
在1断面上的测压管水头为常数
那么这一假设是正确的
第二个那么我们将旋涡区全部放在了粗管内
也就说1断面和2断面都取在粗管范围内
这样使得1断面和2断面
它们的过流面积是相等的
从而利于公式的推导
那么有了突扩圆管的局部水头损失表达式之后
我们给出它的一个特例
也就说管道出口处的局部水头损失我们如何来求
大家看当流体在淹没出流的条件下
流入了一个断面很大的这样一个容器当中
就可以是一个突扩圆管的一个特例的情况
那么这时候两个面积比约等于0
所以计算出这个时候的
也就说是管道出口处的局部损失系数就等于1了
接下来我们再看一下突缩管道的局部水头损失
大家看对于这样一个突缩圆管
我们取1断面和2断面作为参考断面
因为1断面和2断面必须取
在这样一个粗管和细管当中
这是由流动结构所决定的
因此我们说对于这样一个突缩圆管的局部
阻力系数就不能够像突扩
圆管那样用解析的方法来求得了
那么只能靠经验的公式
我们给出它的表达式
对于突缩圆管的局部水头损失
我们也给出它的一个特例
也就是管道进口处的
管道进口是一种断面收缩的情况
它的阻力系数与管道进口处的边缘情况是有关的
当流体由断面很大的容器流入管道的时候
如果管道为锐缘进口的话
我们就可以作为突缩管道的一个特例了
那么这个时候它的面积比约等于0
从而算得它的局部水头损失系数等于0.5
其它常用流道的局部阻力系数
大家可以查阅有关的手册
局部水头损失的计算的时候
请大家一定要注意到的
就说你选取的阻力系数要与它的速度水头相对
-水力学课程介绍
--水力学课程介绍
-1.1 流动性和连续介质假设
-1.1 流动性和连续介质假设--作业
-1.2 流体的主要物理性质
--粘滞性
--压缩性
--表面张力
-1.2 流体的主要物理性质--作业
-1.3 作用在流体上的力
--作用在流体上的力
-1.3 作用在流体上的力--作业
-1.4 小结
--小结
-第1章 绪论--课后作业
-2.0 序言
--序言
-2.1 流体静压强及其特性
--静压强
-2.1 流体静压强及其特性--作业
-2.2 流体平衡微分方程
--平衡微分方程
-2.2 流体平衡微分方程--作业
-2.3 重力场中液体静压强的分布
--静压强分布
-第2章 静力学--2.3 重力场中液体静压强的分布
-2.4 作用在平面上的液体总压力
--平面上液体总压力
-第2章 静力学--2.4 作用在平面上的液体总压力
-2.5 作用在曲面上的液体总压力
--曲面上液体总压力
-第2章 静力学--2.5 作用在曲面上的液体总压力
-2.6 液体的相对平衡
--液体相对平衡
-2.6 液体的相对平衡--作业
-2.7 实验一
--实验一
-2.8 小结
--小结
-第2章 静力学--课后作业
-3.0 序言
--序言
-3.1流体运动的描述方法
-3.1流体运动的描述方法--作业
-3.2 有关流体的几个基本概念
--基本概念01
--基本概念02
-3.2 有关流体的几个基本概念--作业
-3.3 流体微团运动的分析
--微团运动分析
-第3章 流体运动学--3.3 流体微团运动的分析
-3.4 连续性方程
--连续方程
-3.4 连续性方程--作业
-3.5 小结
--小结
-第3章 流体运动学--课后作业
-4.0 序言
--序言
-4.1 运动流体的应力状态
--应力状态
-第4章 流体动力学基础--4.1 运动流体的应力状态
-4.2 流体运动微分方程
--微分方程
-第4章 流体动力学基础--4.2 流体运动微分方程
-4.3 理想流体恒定元流的能量方程
-第4章 流体动力学基础--4.3 理想流体恒定元流的能量方程
-4.4 恒定总流的能量方程
-4.4 恒定总流的能量方程--作业
-4.5 恒定总流的动量方程
--恒定总流动量方程
-4.5 恒定总流的动量方程--作业
-4.6 实验二、实验三
--实验二
--实验三
-4.7 小结
--小结
-第4章 流体动力学基础--课后作业
-5.1 有旋流动
--有旋流动1
--有旋流动2
-第5章 有旋流动和有势流动--5.1 有旋流动
-5.2 有势流动
--有势流动
--有势流动2
-第5章 有旋流动和有势流动--5.2 有势流动
-5.3 平面势流及势流叠加原理
-5.3 平面势流及势流叠加原理--作业
-5.4 小结
--小结
-课后作业--作业
-6.0 序言
--序言
-6.1 流动阻力和能量损失的两种形式
-6.1 流动阻力和能量损失的两种形式--作业
-6.2 粘性流体的两种状态
-6.2 粘性流体的两种状态--作业
-6.3 沿程损失与切应力之间的关系
--沿程损失与切应力
-6.3 沿程损失与切应力之间的关系--作业
-6.4 圆管中的层流运动
--圆管中的层流
-6.4 圆管中的层流运动--作业
-6.5 紊流运动简介
--紊流运动简介1
--紊流运动简介2
-6.5 紊流运动简介--作业
-6.6 紊流沿程损失的分析与计算
--紊流沿程损失
-6.6 紊流沿程损失的分析与计算--作业
-6.7 管流的局部损失
--管流的局部损失
-6.7 管流的局部损失--作业
-6.8 实验四、实验五
-6.9 小结
--小结
-第6章 流动阻力和能量损失--课后作业
-7.0 序言
--序言
-7.1 量纲和谐原理
--量纲和谐原理
-7.1 量纲和谐原理--作业
-7.2 量纲分析法
--量纲分析法
-第7章 量纲分析和相似原理--7.2 量纲分析法
-7.3 流动相似原理
--流动相似原理
-7.3 流动相似原理--作业
-7.4 模型试验
--模型试验
-第7章 量纲分析和相似原理--7.4 模型试验
-7.5 小结
--小结
-课后作业--作业
-8.0 序言
--序言
-8.1 边界层的基本概念
--基本概念1
--基本概念2
-8.1 边界层的基本概念--作业
-8.2 边界层微分方程
--微分方程
-8.2 边界层微分方程--作业
-8.3 边界层的动量积分方程
--动量积分方程
-8.3 边界层的动量积分方程--作业
-8.4 边界层的分离现象
--分离现象
-8.4 边界层的分离现象--作业
-8.5 绕流阻力
--绕流阻力
-第8章 边界层理论基础与绕流运动--8.5 绕流阻力
-8.6 小结
--小结
-课后作业--作业
-9.0 序言
--序言
-9.1 孔口出流
--孔口出流
-9.1 孔口出流--作业
-9.2 管嘴出流
--管嘴出流
-第9章 孔口、管嘴出流有压管流--9.2 管嘴出流
-9.3 简单管道的恒定有压流
--管道恒定有压流1
--管道恒定有压流2
-第9章 孔口、管嘴出流有压管流--9.3 简单管道的恒定有压流
-9.4 简单长管的恒定有压流
-第9章 --9.4 简单长管的恒定有压流
-9.5 复杂长管的恒定有压流
-9.5 复杂长管的恒定有压流--作业
-9.6 管网中的恒定有压流计算基础
--管网恒定有压流
-第9章 --9.6 管网中的恒定有压流计算基础
-9.7 非恒定有压管流
--非恒定有压管流1
--非恒定有压管流2
-9.7 非恒定有压管流--作业
-9.8 小结
--小结
-第9章 孔口、管嘴出流有压管流--课后作业
-1.判断题--作业
-期末考试--2.填空题
-3.单项选择题--作业
-4.多项选择题--作业
