工程流体力学【新】
适用课程: 流体力学Ⅰ(0182000110),流体力学Ⅱ(0182000210),流体力学Ⅲ(0182000310),流体力学Ⅳ(0182000410),工程流体力学(18009000),工程流体力学(18009001),流体力学(18027000),优秀课程(2012)【访问量:1655438】

沿程损失的实验研究

[1]尼古拉兹实验

实验原理如下图(a)所示。

    (a)尼古拉兹实验原理图         (b)尼古拉兹实验曲线

 1.层流区

 Re2320为层流区。在该区域内,管壁的相对粗糙度对沿程损失系数没有影响。

 2.过渡区

2320Re4000为由层流向紊流的转捩区,可能是层流,也可能是紊流,实验数据分散,无一定规律,如图中的区域所示。

 3.紊流光滑管区

4000Re2698d/ε)8/7,为紊流光滑管区。勃拉修斯(p.Blasius1911年用解析方法证明了该区沿程损失系数与相对粗糙度无关,只与雷诺数有关,并借助量纲分析得出了4×103Re105范围内的勃拉休斯的计算公式为

  

紊流光滑管的沿程损失系数也可按卡门一普朗特(Karman-Prandtl)公式

 

进行计算。

105Re3×106时,尼古拉兹的计算公式为

λ=0.0032+0.221Re-0.237 

 4.紊流粗糙管过渡区

  2698d/ε)8/7Re2308d/ε)0.85为紊流粗糙管过渡区。该区域的沿程损失系数与按洛巴耶夫(Б.H.Лo6aeв)的公式进行计算,即

  

 5.紊流粗糙管平方阻力区

 2308(d/ε)0.85<Re为紊流粗糙管平方阻力区。沿程损失系数与雷诺数无关,只与相对粗糙度有关,如图中区域所示。

平方阻力区的沿程能量损失可按尼占拉兹公式

   

进行计算。

 

[2]莫迪图

  莫迪以科勒布茹克(C.F.Colebrook)公式

  

  为基础,在对数坐标上绘制了新的工业管道的沿程损失系数和雷诺数、相对粗糙度之间的关系曲线,如 下图所示,该图为计算新的工业管道的沿程损失系数提供了方便。

  莫迪图分为五个区域,即层流区、临界区(相当于尼古拉兹曲线的过渡区)、光滑管;过渡区(相当于尼古拉兹曲线的紊流粗糙管过渡区)、完全粗糙区(相当于尼古拉兹曲线的紊流粗糙管平方阻力区)。过渡区同完全紊流粗糙管区之间分界线的雷诺数为

 

 

莫迪图

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