发布时间 : 星期五 文章沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟计算报告 李济然更新完毕开始阅读4c59af523c1ec5da50e2705d
沿程损失阻力系数
工程力学2007级 李济然 20071210114
一 概述：
沿程损失水流流动过程中，由于固体壁面的阻滞作用而引起的摩擦阻力所造成的水头损失。流体流动中为克服摩擦阻力而损耗的能量称为沿程损失。沿程阻力损失与长度、粗糙度及流速的平方成正比，而与管径成反比，沿程能量损失的计算公式是:
hr=λv2/(2dg)
其中：l为管长，?为沿程损失系数，d为管道内径，v/(2g)为单位重力流体的动压头（速度水头），v为
流体的运动粘度系数。
2
沿程损失能量损失的计算公式由带粘性的伯努利方程:
v12/(2g)+p1/(ρg)+z1=v22/(2g)+p2/(ρg)+z2+hf
推出:
hf=(p1-p2)/ (ρg)
其中：
v22/(2g)——单位质量流体的动能（速度水头）。流体静止时为0。 Z ——单位质量流体的势能（位置水头）。 p/(ρg)——单位质量流体的压力能（压强水头）。
又由量纲分析的?定理，得出Δp/(ρV2/2)=λL/d，计算出达西摩擦因子λ=2Δpd/(LρV2)， 则hf=λLV2/(2gD) λ=f(Red) 由于Re=Vd/v和v=μ/ρ，则 λ=f(Red)
湍流光滑管的沿程损失系数按卡门一普朗特（Karmn-Prandtl）公式:
1/λ
1/2
=2lg(Reλ
1/2
)-0.8
当105＜Re＜3×106时，尼古拉兹的计算公式为:
λ=0.0032+0.221Re-0.237
1．湍流粗糙管过渡区 :26．98（d/ε）8/7＜Re＜2308（d/ε）0.85为湍流粗糙管过渡区。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
λ=1.42[lg(dRe/ε)]-2=1.42[lg(1.273qv/vε)]-2
2．湍流粗糙管平方阻力区:2308(d/ε)0.85 1/λ 1/2 =2lg(d/2ε)+1.74 关于沿程损失最著名的是尼古拉茨在1932～ 1933年问所做的实验(右图为实验装置图)。其测得曲线，从此得出了几个重要结论: 1．层流区:Re＜2320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:2320＜Re＜4000为由层流向湍流的转换区，可能 是层流，也可能是湍流，实验数据分散，无一定规律，如图中的区域所示。 3．湍流光滑管区:4000＜Re＜26,98（d/ε）8/7，为湍流光滑管区。勃拉修斯（p.Blasius）1911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4×10e3＜Re＜10e5范围内的勃拉休斯的计算公式为 λ=0.3164/Re0.25 二 实验目的: 1、测量管道两端压差ΔP 2、应用粘性的伯努利方程,求出管道的沿程能量损失hf 3、根椐hf=λlv2/(2gd)，求出λ值，并绘出λ-f (Red)曲线。 三 实验原理: 由连通器原理，在管道上安装一根U形管，U形管两端与测压孔连通，U形管中间有一阀门3与大气相通（见装置图），将要测量之溶液注入U形管内，首先打开阀门3，用泵将管道中空气排出后，然后关闭阀门3。U形管内溶液的密度?为已知，当管道两端测压孔处存在压差时， U形管中的二液面将有高差?h，由此，根据水静力学基本方程 ?p??g?h，由测出的高差?h，可求出管道两端测压孔处的压差?p。 四 实验装置图 伐门三 管道 AB流量计阀门二泵水箱 五 实验过程 阀门一1、打开水伐，将水箱放满水，打开管路中的阀门一和阀门二，然后再打开泵的电源开关，检查整个实验装置水路是否畅通。 2、当实验装置水路稳定后，再利用阀门三将U形管中的气体排出，随后观察U形管中之液面的变化。 3、计录U形管中两端的水压差高度?h。并记入记录表格。测读时应尽量减少误差。 4、记录表格