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1、第六章 管内流动和水力计算,本章重点：,黏性流体的两种流动状态；管道内沿程阻力及局部阻力的计算；液体出流,本章难点：,管网的水力计算；,第一节 管内流动的能量损失,理想流体：,一部分机械能不可逆地损失掉,黏性在流动中所造成的阻力问题,即讨论阻力的性质、产生阻力的原因和计算阻力的方法。,黏性流体流动的重点：,黏性流体：,在管道内无能量损失,沿程损失：发生在缓变流整个流程中的能量损失，是由流体的粘滞力造成的损失。,一.沿程能量损失,达西魏斯巴赫公式：,式中：,沿程阻力系数(无量纲),管子有效截面上的平均流速,L 管子的长度,d 管子的直径,这种损失的大小与流体的流动状态有密切的关系。,局部损失：发
2、生在流动状态急剧变化的急变流中的能量损失，是管件附近的局部范围内由流体微团的碰撞、流体中产生的旋涡等造成的损失。,计算公式：,局部损失系数(无量纲)一般由实验测定,总能量损失：,能量损失的量纲为长度，工程中也称其为水头损失,二.局部能量损失,第二节 粘性流体的两种流动状态,黏性流体两种流动状态：,紊流状态,层流状态,1883年提出,小流量,中流量,大流量,几种状态,过渡状态,紊流状态（湍流）,层流状态（片流）,流体质点不相互混杂，流体作有序的成层流动,速度、压力等物理量在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动。,a.,b.,c.,d.,层流=过渡状态,过渡状态=紊流,过渡状态,层流,实验说明：,
3、上临界速度,下临界速度,紊流分界点,层流分界点,式中k为系数，m为指数，均由实验确定,沿程损失和平均流速的关系,列截面1-1和2-2的伯努利方程,测压管中的水柱高差即为有效截面1-1和2-2间的压头损失。,层流状态,紊流状态,m=1,m=1.752,可能是层流，也可能是紊流,沿程损失与流动状态有关，在计算流体通道的沿程损失时，先判断流体的流动状态。,表明层流时沿程损失与平均流速的一次方成正比,表明紊流时沿程损失与平均流速的1.752次方成正比,雷诺数,在相同的玻璃管径下用不同的液体进行实验，所测得的临界流速也不同，黏性大的液体临界流速也大；若用相同的液体在不同玻璃管径下进行试验，所测得的临界流
4、速也不同，管径大的临界流速反而小。,临界雷诺数,雷诺数是判别流体流动状态的准则数,对于圆管流动：,工程上取,当Re2000时，流动为层流；当Re2000时，即认为流动是紊流。,对于非圆形截面管道：,雷诺数,当量直径,根据实验结果：,解：,对于水,紊流,对于油,层流,第三节 管道进口段黏性流体的流动,边界层：黏性流体流经固体壁面时，在固体壁面和流体之间存在一个流速突变的区域，称为边界层。,层流:,希累尔,入口段(边界层相交之前的管段L*),L*0.2875dRe,布西内斯克,L*0.065dRe,兰哈尔,L*0.058dRe,紊流:,L*（2540）d,L*(层流)L*（紊流）,L*经验公式,第
5、四节 圆管中流体的层流流动,取如图所示的微元体：半径,长 中心线和轴重合。,一、圆管有效截面上的切应力分布,同一截面上，所有点 大小相同，可将流动视为二维轴对称流动。,受力分析,重力，无惯性力,端面的切向力和侧面的法向力在流动方向投影为零。,端面总压力：,侧面切向力,在 方向上的平衡方程.,由：,不随r变化,方程两边同除 得：,黏性流体在圆管中作层流流动时，同一截面上的切向应力与半径成正比,注：此式同样适用于圆管中的紊流流动,根据牛顿内摩擦定律：,对r积分,当r=r0时，vl=0,边界条件,旋转抛物面,二、速度分布.,最大流速:,旋转抛物体的体积等于它的外切圆柱体体积的一半,平均流速:,圆管中
6、的流量：,上节小结,沿程损失：,局部损失：,黏性流体两种流动状态：,紊流状态、层流状态,当Re2000(2320)时，流动为层流；当Re2000时，即认为流动是紊流。,紊流:,L*（2540）d,入口段长度：,圆管中流体的层流流动,管内速度分布呈旋转抛物面形状；,平均流速为管子轴心流速的一半。,圆管中的流量：,对于水平圆管，h不变,哈根一泊肃叶公式,管流法测黏度,流体的压强降,由前述沿程损失公式：,及,三、达西公式:,得：,可见，层流流动的沿程损失与平均流速的一次方成正比,动能修正系数：,动量修正系数：,四、其它系数:,在圆管中黏性流体的层流运动的实际动能等于按平均流速计算动能的两倍。,对水平
7、放置的圆管,此式对于圆管中粘性流体的层流和紊流流动都适用,在管壁上,由前所述,解：假定流动为充分发展的层流，则：,为层流，表明假定正确,解：截面1、2的动能相等，则其机械能可表示为：,截面2,截面1,流体从截面2流向截面1,假定管内为层流,平均流速,第五节 黏性流体的紊流流动,紊流流动,运动规律难以寻找，所用的都是一些经验 和半经验的公式。,层流：流体质点运动互不混杂、有规则。,紊流：流体质点运动彼此混杂、互相碰撞和穿插、无规则运动，并有涡体产生。,运动要素随时间变化、无规律。,牛顿内摩擦定律不能适用。,瞬时轴向速度与时均速度图,时均速度和脉动速度,紊流中，流体质点经过空间某一固定点时，速度、
8、压力等总是随时间变化的，而且毫无规律，这种现象称为脉动现象。,对某点的长时间观察发现，尽管每一时刻速度等参数的大小和方向都在变化，但它都是围绕某一个平均值上下波动。于是流体质点的瞬时值就可以看成是这个平均值与脉动值之和。,瞬时轴向速度与时均速度图,时均速度,脉动速度,瞬时速度,脉动速度的时均值等于零,垂直于管轴的截面也有脉动，其脉动速度随时间变化规律与轴向的类似，其时均值等于零。,同理,空间各点时均速度不随时间改变的紊流流动称为准定常流动或时均定常流。,工程中，关心的是主流的速度、压强分布，对应的正是时均速度和时均压强。,测速管、普通测压计测得的是速度和压强的时间的平均值；伯努利方程仍成立,一
9、般情况下，采用流动参数的时均值来研究流体的紊流流动。,时均速度和截面平均速度不同,二、紊流中的切向应力,层流：内摩擦引起的的摩擦切应力。,紊流：时均切应力可以看成是两部分之和：,第一部分：流层间相对滑移引起的切向应力,第二部分：由脉动速度所产生的附加切应力,普朗特的混合长假说：,流体微团在和其他流体微团碰撞前要经过一段路程：,当速度为 流层中的微团向上脉动到速度为 的流层时，它们的速度差为：,脉动速度示意图,其它计算方法,当速度为 流层中微团向下脉动到速度为 的流层时，它们的速度差为：,上述速度差即为y处流层的纵向脉动速度,横向脉动速度与纵向脉动速度应为同一数量级,由于横向脉动，单位时间经过d
10、A进入中间流层的流体引起的动量变化值为,根据动量定理，两流层在dA上的相互作用力为：,由此可得：,取：,与不同，它不是流体的属性，它只决定于流体的密度、时均速度梯度和混合长度。,混合长度,脉动切向应力与混合长度和时均速度梯度乘积的平方成正比。,湍流粘性系数,三、圆管中紊流的速度分布和沿程损失,1.圆管中的紊流区划,紊流运动中，由于流体涡团相互掺混，互相碰撞，因而产生了流体内部各质点间的动量传递；动量大的流体质点将动量传递给动量小的质点，动量小的流体质点牵制动量大的质点，结果造成断面流速分布的均匀化。,黏性底层：在紧贴管壁很薄的流层中紊流脉动消失，粘滞力的阻滞作用使流速急剧下降，速度分布比较陡峭
11、，速度梯度大。,过渡部分很薄，一般不单独考虑，将其和中间部分合在一起统称为紊流部分。,黏性底层的厚度很薄，但对紊流流动的能量损失及换热有重要的影响。,水力光滑与水力粗糙,绝对粗糙度()：管壁粗糙凸出部分的平均高度相对粗糙度：/d（P104，表6-1）,水力光滑,水力粗糙,光滑管,粗糙管,水力光滑和水力粗糙是由黏性底层和绝对粗糙度的相对大小来确定。,或,黏性底层计算经验式,管径,沿程损失系数,黏性底层的厚度随雷诺数的改变而变化，其计算的半经验公式为：,管壁粗糙度对流动能量损失的影响只有流动处于水力粗糙状态时才能体现出来。,2.圆管中紊流的速度分布,为什么？,怎么得到？,假定整个区域内,光滑平壁,
12、光滑圆管,粗糙圆管,在黏性底层，,普兰特假说,1）紊流流经光滑平壁,切向应力速度（摩擦速度）,摩擦速度为常数,在高雷诺数时，与观察结果十分吻合，也可作为光滑圆管中紊流速度分布的近似公式。,紊流光滑管,尼古拉兹由实验得出,当 时，最大流速为,在y处的流速为,平均流速,简化的指数方程：,平均流速：,2)紊流粗糙管,假定,紊流流过粗糙壁面时，速度分布为,为由管壁粗糙性质确定的形状系数。,尼古拉兹由实验得出,最大流速,平均流速,3.圆管中紊流的沿程损失,经试验修正：,紊流光滑管：,紊流粗糙管：,经试验修正：,第七节 沿程损失的实验研究,沿程损失,层流：,紊流：,紊流光滑管：,紊流粗糙管：,一、尼古拉兹
13、实验,1.目的：,原理和装置：,用不同粗糙度的人工粗糙管，测出不同雷诺数下的，然后由 算出.,3.结果分析：,尼古拉兹图可分为五个区域：1.层流区2.过渡区3.紊流光滑区4.紊流过渡粗糙区5.紊流完全粗糙区,尼古拉兹实验曲线,1.层流区(Re2320),管壁的相对粗糙度对沿程损失系数没有影响，对数图中为一斜直线ab.,2.过渡区(2320Re4000),在曲线bc上,只与雷诺数有关，为图中的区域。,3.紊流光滑区,不同相对粗糙度管流的实验点都落在倾斜线cd上，沿程阻力系数与相对粗糙度无关，只与雷诺数有关。,勃拉休斯公式,通用卡门一普朗特公式,尼古拉兹公式,=0.0032+0.221Re-0.2
14、37,带入沿程损失计算公式，与 次方成正比，因此也称1.75次方阻力区。,4.紊流粗糙管过渡区,洛巴耶夫公式,这一区域的沿程损失系数与相对粗糙度和雷诺数有关，在图中为区域。,相对粗糙度大的管子首先离开cd线，并随雷诺数增大沿程损失系数也增大。,上节小结,圆管层流时,动能修正系数：,动量修正系数：,圆管紊流时,用时均值研究紊流运动,伯努利方程适应,牛顿内摩擦定律不能适用,流速分布的均匀化,紊流切应力计算：,根据黏性底层厚度和绝对粗糙度相对大小判断水力光滑和水力粗糙两种状态。,尼古拉兹实验,沿程损失与速度的一次方成正比，沿程损失系数只与雷诺数有关。,1.层流区(Re2320),不稳定区域,2.过渡
15、区(2320Re4000),3.紊流光滑区,沿程损失与速度的1.75次方成正比，沿程损失系数只与雷诺数有关。,4.紊流粗糙管过渡区,沿程损失系数与相对粗糙度和雷诺数有关,5.紊流粗糙管平方阻力区,这一区域的沿程损失系数与雷诺数无关，只与相对粗糙度有关，能量损失与速度平方成正比，在图中为区域。,尼古拉兹公式,分界线ef的雷诺数：,二、莫迪图,莫迪图主要用于计算新的工业管道的沿程损失系数。,尼古拉兹实验采用的是人工粗糙管，与工业上所用管道的粗糙度不同。,紊流过渡区的计算公式：,完全紊流分界线ef的雷诺数：,第一类问题,计算方式：根据雷诺数和相对粗糙度，查莫迪图得沿程损失系数，带入公式可得所要结果。
16、,已知,第二类问题,第三类问题,第七节 非圆形管道沿程损失的计算,非圆形管道的当量直径：,对充满流体的圆形管道:,对边长为a的正方形管道:,长方形管道：,圆环形管道：,管束：,为避免计算时误差过大，长方形截面的长边最大不超过短边的8倍，圆环形截面的大直径至少要大于小直径3倍。,非圆形截面管道的沿程阻力损失及雷诺数,解：矩形风道的当量直径,查得34空气的运动黏度为1.6310-5m2/s，则,镀锌钢板的绝对粗糙度为0.15mm,相对粗糙度：,查莫迪图得：,根据伯努利方程：,第八节 局部损失,流体经过这些局部件时，由于通流截面、流动方向的急剧变化，引起速度场的迅速改变，增大流体间的摩擦、碰憧以及形
17、成旋涡等原因,从而产生局部损失。,流体经过阀门、弯管、突扩和突缩等管件。,一、管道截面突然扩大,1.损失机理,a.速度分布变化附加摩擦；b.流体微团的碰撞；c.管壁拐角处的漩涡。,2.的描述,根据连续方程:,根据动量方程:,实验证实，p=p1,对截面1-1、2-2列伯努利方程（取动能修正系数=1）,由于,特例,A2A1,11,即：,二、管道截面突然缩小,收缩系数：,连续性方程：,损失机理,a.速度分布变化附加的摩擦；b.流体微团的碰撞；c.管壁拐角处的漩涡。,根据前面的分析：,实验表明：,时，,时，,假定 变化为线性的，则可得不同突缩管道的局部损失系数。,三、弯管,损失机理,a.速度分布变化附
18、加的摩擦损失；b.漩涡产生的损失；c.双螺旋流动产生的损失。,ef和gh处的流体因黏滞力作用而流速降低，则上下壁面至中心线的流速将逐渐增大。流速大，则所受的离心惯性力也大，因此b处的压强大于f和g处的压强，流体流向f和g。,阻力计算公式：,随弯管的总弯角、弯管的管径与弯管中心线的曲率半径之比d/R有关。,当两个管件非常靠近时，它们相互影响，如将两个管件的局部损失相叠加，则比实际损失大。,在管道系统的设计中，常将管件的局部损失换算为等值长度的沿程损失。,解：缝隙为环形通道，其当量直径为,对缝隙进出口列伯努利方程，得：,则：,无扩大沟槽这一装置时，漏流的速度为,漏损流量为,因此，增加扩大沟槽装置能
19、大幅减少漏损流量。,第九节 各类管流的水力计算,(1)根据给定的管道直径、管道布置和流量来验算 压强损失；（第一类问题）(2)根据给定的管道直径、管道布置和允许的压强 损失，校核流量；（第二类问题）(3)根据给定的流量和允许的压强损失确定管道直径和管道布置。（第三类问题）,管道水力计算的主要任务：,管道水力计算的基本公式：,能量损失,hp为外界（泵、风机等）加给单位重量流体的机械能。,伯努利方程,连续性方程,一、简单管道,定义：管径和管壁粗糙度均相同的一根管子或这样的数根管子串联在一起的管道系统。,乌得公式：,其中：,对于,和,范围内的,计算公式的精度较高，便于编写程序。,柯列布茹克公式,第一
20、类问题,计算方式：根据雷诺数和相对粗糙度，查莫迪图得沿程损失系数，带入公式可得所要结果。,已知,第二类问题,第三类问题,二、串联管道,定义：由不同管径或粗糙度的数段管子联在一起的管道。管道损失等于各段损失之和。,对A、B截面应用伯努利方程,连续性方程：,第一类问题,已知,第二类问题,求解过程同简单管道,根据,假定某一雷诺数，取,同理，求得,由莫迪图查得：,求得,三、并联管道,定义：由不同管径或粗糙度的数段管子并联在一起的管道。,并联管道的损失等于各分管道的损失，总流量等于各分管路流量的总和。,并联管道各之路中流体的损失相等，是指各支路的单位重量流体的机械能损失相等，但由于各支路流量不一定相等，
21、因此各支路全部流体的总机械能损失不一定相等。,两类计算问题：,1、已知A、B两点的静水头线，求总流量,已知静水头线即已知AB管段的能量损失，可按串联管道的第二类问题进行计算。,上节小结,非圆形管道的当量直径：,局部阻力损失：,突扩：,突缩：,第一类问题,计算方式：根据雷诺数和相对粗糙度，查莫迪图得沿程损失系数，带入公式可得所要结果。,已知,第二类问题,第三类问题,简单管道,管径和管壁粗糙度均相同,由不同管径或粗糙度的数段管子组成,串联管道,并联管道,各分管道单位质量流体的能量损失相等,2、已知总流量，求各分管段的流量及能量损失。,解：由于管道很长，忽略管道的局部阻力损失。采用乌得公式计算沿程阻
22、力系数。,对于管段1：,为紊流过渡区,在乌得公式中：,求得：,对于管段2：,求得,求得,试取,求得,得,对于管段3：,查得,求得,试取,求得,查得,各分支管道的流量为,根据伯努利方程,四、分支管路,根据流量平衡原则,假定,得各段,得各段,判断是否连续,Y,N,得到新的静水头高度,分支管道中装有泵,假设通过泵的流量,求吸入边静水头高,求出水边静水头高,求汇合处静水头高,求分支流量,判断是否连续,Y,解：泵的压头流量曲线近似表示为,根据泵的特性数据可得：,试取流经泵的流量为,则,对于管段1：,求得：,由此可求得,对于管段2：,经同样过程，可得,试取：,求得：,由此可求得,再取,开始新一轮计算,五、
23、管网,由若干管道环路相连结，在节点处流出的流量来自几个环路的管道系统称为管网。,水力计算原则：,1）流入结点的流量应等于流出结点的流量。,取流出流量为正，流入的流量为负，则对任一结点：,2）在任意环路中，由某一结点沿两个方向到另一个结点的能量损失相等。以逆时针方向流动的损失为正，顺时针方向的损失为负，则任一环路能量损失的代数和为零。,各管道沿程损失以体积流量来表示，可写为,计算步骤,初选各管道流向和流量,求各管道能量损失,Y,N,Y,第十节 几种常用的技术装置,一、集流器测风装置,它是风机实验中常用的测流量的装置。,集流器,减小进口阻力损失,使进口速度分布均匀,对0-0和1-1截面列总流伯努利
24、方程：,集流器速度系数,锥顶角为60的圆锥形集流器，,圆弧形集流器，,二、虹吸管,液体由较高液位的一端经高出液面的管段自动流向较低液位的另一端，这一现象称为虹吸现象。,吸水虹吸管的吸水高度h一般不超过7m。,对上下游液面列伯努利方程,对1、2截面列伯努利方程,液体在所处温度下的饱和压强为，则允许的吸水高度为：,三、薄壁堰,液体越过障壁漫溢的流动称为堰流，在水利工程中广泛应用。,按障壁缺口形式分为矩形堰和三角形堰,缩流堰,平流堰,三角形堰,堰顶厚度除以堰前水头小于0.67,第十一节 液体出流,孔口分类：,第一类：,薄壁孔口：,厚壁孔口：,S为容器壁厚或孔口锐缘厚度,第二类：,小孔口：,大孔口：,
25、可忽略孔口截面上各点速度的差异,满足的条件,不能忽略孔口截面上各点速度的差异,第三类：,自由出流：,淹没出流：,液体通过孔口流入大气,液体通过孔口流入液体空间,一、薄壁孔口定常出流,1、薄壁小孔口定常自由出流,对截面1-1和c-c截面列总流伯努利方程,出流流束的截面在离孔口d/2的地方收缩到最小，这里可视为缓变流。截面收缩的程度用,流速系数,流量系数,若容器上面为敞口，,则有：,表征孔口出流性能的主要是孔口出流系数，包括收缩系数，流速系数和流量系数。,1）收缩系数,表示出流流束收缩的程度,实验表明：侧壁离孔口的距离在一定范围内将影响流束的收缩和出流流量。,全部收缩,出流流束的全部周界都发生收缩
26、。,部分收缩,出流流束只有部分发生收缩,孔口有一边或两边位于壁面上。,条件：,完善收缩,侧壁对流束的收缩没有影响,各边离侧壁的距离均大于孔口边长的3倍以上。,条件：,孔口所在壁面的湿润面积,非完善收缩：,有的边离侧壁的距离小于孔口边长的3倍。,2）流速系数,对理想流体，不存在阻力损失，,因此,流速系数是实际流速与理想流速的比值,流速系数的测定：,假定容器为敞口，流束射入大气时流体微团的运动方程为：,当 时，局部损失系数为,3）流量系数,根据对流速系数的分析可知，流量系数是实际流量和理想流量的比值。,通过实验测得H、A和流量，便可求得流量系数。,当 时，,当液体出流为薄壁小孔淹没出流时，流速与流
27、量的计算公式相同，流速系数和流量系数数值也相同，但H为两液面的高度差。,薄壁小孔淹没出流,2、薄壁大孔定常出流,对大孔口定常自由出流，,应保持不变。,对截面1-1和c-c截面列总流伯努利方程,引入收缩系数,面积比,流速系数,流量系数,因此，大孔口和小孔口出流流速和流量的计算公式形式完全相同，差别在于出流系数不同,对于大孔口的淹没出流，流速和流量计算公式同上，但H为两液面的高度。,上节小结,几种常用的技术装置,集流器可大幅降低入口的局部阻力损失,虹吸管的吸收高度一般不超过7m,液体出流,不同形式孔口出流的计算公式相同，差别在于出流系数不同；,对于淹没出流，但H为两液面的高度差。,孔板流量计,孔板
28、流量计是电厂中测量水和蒸汽流量常用的节流装置，此外还广泛应用于石化、冶金、制药等领域的液体、气体、蒸汽流量的测定。,经孔板的流动属于薄壁大孔口淹没出流,考虑不同因素的影响，并根据前面的计算公式,对给定的m，随 增大而减小，当 时，,对，查得的 应乘以黏度修正系数,注意：,和 是几何尺寸系数m和雷诺数 的函数，为极限雷诺数。,对非表内的管径或m值对应的，可按内插法求得。,二、外伸管嘴定常出流,对截面1-1和2-2截面列总流伯努利方程,能量损失分为三部分：进口损失，损失系数缩颈后的扩大损失，后半段的沿程损失，,由此可联立求得,流速系数,流量系数,对厚壁小孔口，则,进口局部损失系数：,突然扩大局部损
29、失系数：,沿程损失系数换算为局部损失系数（取）,则，,根据实测结果,由此，可计算厚壁小孔口出流的流速系数：,近似于突缩管的局部阻力系数。,缩颈处的压强低于大气压强，该处真空的抽吸作用使流量增大。,保持管嘴内真空的条件：,喷嘴长度不能太短,缩颈处压强应不低于液体的饱和压强,当,三、各种管嘴的出流系数,薄壁孔口,外伸,内伸,收缩,扩张,流线形,解：,由此可得：,按表6-5取,可求得：,四、薄壁孔口非定常出流,某一瞬时t，容器内的液位为z,孔口的出流量为：,根据质量守恒：,对上式进行积分，即可求得液位从H1降至H2所需的时间：,对于等截面容器，完成积分可得：,令，则放空时间为：,可见，等截面容器中液
30、体放空时间等于在恒定水头作用下放空同样体积流体所需时间的两倍。,该公式可适用于其他类型管嘴或短管，只需改变流量系数；对于液体灌注容器，该公式同样适用。,第十二节 水击现象,水击现象：以一定压强流动的水由于受阻,流速突然降低，压强突然升高。突然升高的压强迅速向上游传播，并在一定条件下反射回来，产生往复波动而引起管道振动，甚至形成轰轰的振动声。,一、水击现象的全过程的描述（见下图）,阀门突然关闭时水击现象的全过程,由于液体的压缩膨胀和管道的变形要消耗能量，故波动振荡衰减直到消失。,二、水击压强,如图，当水击开始 后，压缩波传递距离为,该段内的流体质量=原来的质量+补充进来的质量，即有：,假定新增环
31、面上的受力平衡,则该段的轴向受力：,由动量方程：,取：,可算得,四、直接水击和间接水击以及减弱水击的措施,直接水击,阀门关闭时间，即第一道反射的,膨胀波还没达到阀门时，阀门已经完全关闭。,陆续到达阀门时，阀门还没有完全关闭。,（二）减弱措施 1）避免直接水击,尽量延长作用时间。2）采取过载保护蓄能器、缓冲阀等。3）形成间接水击，使用弹性好的管子。,直接水击时，阀门处产生最大的水击压强。,间接水击时，阀门处产生水击压强将小于。,水锤泵原理图,第十三节 气穴和气蚀简介,一、气穴,由于压强降低而产生气泡的现象称为气穴（空泡）现象。,分离压强,低于 时，溶解在液体中的气体游离出来形成气泡,饱和压强,低
32、于 时，液体汽化产生大量的气泡,机理：,1、气泡溃灭时，流体快速冲向气泡空间，产生很大冲击力；,2、气泡溃灭时，产生压强冲击波。,二、气蚀,含有气泡的液体留到高压区时，气泡内的蒸汽迅速凝结，气泡突然破裂。大量气泡的连续溃灭将产生强烈的噪声和振动，气泡连续溃灭处的固体壁面也将在这种局部压强和局部温度的反复作用下发生剥蚀。,三、气穴系数,气穴系数是判断气穴的标准,定义式,发生气穴处液体的绝对压强,液体的饱和压强,液流的压强越低或液体的饱和压强（液温）越高气穴系数越小，发生气穴的可能性越大。,一般情况下，认为水的。离心水泵进水口和虹吸管最高管段的压强应高于液体在该温度下的饱和压强。,油中溶解的气体较
33、大6-12%，一般取。,当 小到某一数值 时，开始出现气穴，便称 为初生气穴系数。它与液体种类、液体中溶解气体的多少和液体的温度等因素有关。,本章小结,1、黏性流体的流动状态,判断准则数：,理论上，管内流动时层流和紊流的的分界值为2320；工程上层流和紊流的分界值为2000.,2、管道进口段流动,紊流进口段长度,层流进口段长度大于紊流进口段长度,3、圆管中流体的层流运动,管内的最大流速位于管轴上，平均流速为最大流速的一半。,水平放置的圆管，体积流量为：,动能修正系数：,动量修正系数：,4、黏性流体的紊流流动,紊流流动时，流场中某点的速度、压强大小是波动的，平常研究时，取速度、压强的时均值。,紊
34、流的切向应力,水力光滑管,水力粗糙管,5、沿程阻力损失系数,层流区,过渡区,紊流光滑区,紊流过渡区,紊流粗糙管区,莫迪图是根据雷诺数和相对粗糙度去查。,6、非圆形管道沿程损失计算,当量直径,雷诺数,沿程损失,7、局部损失,局部损失的计算公式,一般情况下，局部阻力系数根据产生局部阻力的管件形状查表获得。,两个特殊情况：,流体从大容器中流向小管道，,流体从小管道中流向大容器，,8、管道的水力计算,掌握管道水力计算中三类问题的计算过程、工程实际计算中试算这一方法。,掌握管道水力计算中流量及阻力的计算。,串联管道,不同管段流量相同、阻力相加,并联管道,不同管段流量相加、阻力相同,9、几种常用的技术装置,集流器,虹吸管：吸水高度一般不超过7m,10、液体出流,掌握液体出流的几种类型的划分原则。,淹没出流时，公式中的H为两侧液面的高度差。,不同类型出流的流速及流量计算公式均相同，只是公式的流速系数和流量系数不同。,孔板流量计：,等截面容器中，液体的放空时间等于定常时流出同样体积所需时间的两倍。,11、水击现象及气蚀,了解这两类现象产生的原因及减弱的措施。,压强波在液体中的传播速度：,气穴系数,对于水，初生气穴系数为0；对于油，初生气穴系数等于0.4。,作业,6-126-156-236-266-346-37,
