水头损失
单位重量的水或其他液体在流动过程中因克服水流阻力作功而损失的机械能,具有长度因次。水头损失可分为沿程水头损失hf及局部水头损失hj两类。某流段的总水头损失hw为各分段的沿程水头损失与沿程各种局部水头损失的总和,即:
(1)
(2)
,ν为液体运动粘滞系数)为纵横坐标,以相对粗糙度r0/κs(r0为圆管半径,κs为砂粒粗糙高度)为参数的曲线图。图中ɑb线代表层流区,
。c以右为紊流区,又可分为三个流区:①光滑区(cd线), λ=f(Re);②完全粗糙区(ef线以右的B区)属充分发展了的紊流,
,
,又称阻力平方区;③过渡粗糙区(cd、ef线间的A区),λ=f(Re,κs/r0)。b、c之间为层流转变为紊流的过渡区,试验点子乱,范围狭窄,一般可作紊流对待。b点,Re≈2300;c点Re≈4000。明渠均匀流的λ值也有类似的变化规律。 工程界习惯沿用一些经验公式和图表计算沿程水头损失。明渠流实际上多属阻力平方区,广泛采用谢才公式和曼宁公式。 局部水头损失 在流动局部地区因边界急局改变引起流动急剧调整、消耗能量而损失的水头。管渠中进水口、弯段、门槽、断面突然扩大或突然收缩,管道中设置阀门、接头或其他配件,常引起流动分离并发生旋涡。旋涡的形成与衰减及流速分布的急剧改变均会消耗液体机械能。高雷诺数下的水流试验表明,局部水头损失近似地与该局部地区的特征流速水头成正比,即:
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)

