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'5液流形态与水头损失
5.1水头损失及其分类5.2均匀流沿程水头损失与水流阻力关系5.3流动的两种形态与雷诺实验5.4层流运动5.5紊流运动5.6紊流的沿程水头损失5.7局部水头损失
5.7局部水头损失应用理论求解局部水头损失是较为困难的。原因:在急变流条件下,固体边界上的动水压强不好确定。目前,只有断面突然扩大的情况可用理论求解,其他情况只能通过试验确定。本节以圆管突然扩大的局部水头损失为例介绍。
圆管突然扩大的局部水头损失xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ
圆管的断面从A1突然扩大至A2,液流自小断面进入大断面,四周形成漩涡。xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ流股脱离固体边界,四周形成漩涡,然后流股逐渐扩大,经过距离约(5~8)D后才与大断面吻合。
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ为了求出流股在经过突然扩大的水头损失,考察进流断面和2-2出流过水断面。
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ过流断面中,1-1部分与原管道重合,可以认为是渐变流,而扩大后的侧部是漩涡区,假定为渐变流
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ因此,入流断面近似为渐变流;2-2断面为渐变流断面。对这两个断面应用能量方程,并忽略沿程能量损失,则
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ从上式导出
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ考虑水流的向动量方程,则
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ化简得到
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ
xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1’p1’Gθ代入到上式,则
代入到上式,则用连续方程代入并化简得式中,ζ称作局部阻力系数
一般情况,局部水头损失可表为式中,ζ可由试验确定;v为发生局部损失之前或之后断面平均流速,具体详见表5-3管道及明渠局部水头损失系数。
A1A2v1v2
A1A2v1v2A1
A2A1v1v2θDd
θDdA2v2A1v1
例题水从水箱流入到一管径不同的管道,管道连接如图00Hl1l2d1d2d1=150mm;l1=25m;λ1=0.037d2=125mm;l2=10m;λ2=0.039已知
局部水头损失为:ζ1=0.5(进口);ζ2=0.15;ζ3=2.0(流速水头相应于局部水头损失后的流速)。(一)沿程水头损失;(二)局部水头损失;(三)保持流量为25000cm3/s所需要的水头。00Hl1l2d1d2
解以0-0为基准,写出1-1和2-2断面的能量方程答案(略)'
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