一级结构师基础辅导：沿程水头损失结构工程师考试

文章作者 100test 发表时间 2009:04:30 08:19:59
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4.4 沿程水头损失
流体作均匀流动时，切应力沿程不变，单位长度的能量损失相等，这种损失称为沿程水头损失，它的大小与长度成正比。用hf表示。前面式(6-4-4)[或式(6-4-5)]已说明了切应力与沿程水头损失的关系。该式不仅适用于层流也同样适用于紊流。此外对于恒定均匀紊流，边壁上的切应力可以看作与流速平方成正比，采用下式表示：

是根据大量工业管道的试验资料提出的。为了简化计算，莫迪在此公式基础上绘成曲线(图6-4-4)称莫迪图。从莫迪图中可以看到：其中横坐标和纵坐标都是按对数分格的，称为双对数格纸，这样画出来的λ-R，曲线图形即为lgλ一lgRe的曲线图形。

按图中曲线可分为五个阻力区，不同区阻力系数的规律不同。
1．层流区：Re≤2300时，各种不同相对粗糙度的管道的沿程阻力系数λ=64/Re。这个结果与前面理论推导完全一致，即且仅与Re有关。
2．临界区(层流一紊流的过渡区)：2300<. Re <.4000。此区域由于数值不稳定，研究较少，图中仅用斜线表示。 　　快把结构工程师站点加入收藏夹吧！
3．光滑区：图中表示为左下方的包络线。在此区内由于粗糙凸出高/考 试大/度被粘性底层所复盖，对阻力系数λ没有影响，λ仍仅与Re有关。
4．紊流过渡区：图中表示为光滑区至虚线之间的区域。随Re的增大，粘性底层厚度减小，粗糙凸起高度开始发生影响。在该区内λ与Re及Δ／d都有关系。λ=f(Re，Δ/d)。
5．粗糙区(阻力平方区)：图中虚线以右的部分。曲线呈水平线，即λ与Δ／d有 关，与Re没有关系。因为此时粘性底层已减小到即使Re再增大也不能对流动阻力有什么影响了。
使用莫迪曲线求沿程阻力系数十分简便，查图的精度基本上能满足工程上的需要。图 中的Δ并非简单的粗糙凸起高度，而是工业管道的当量粗糙度，常用管材的当量粗糙度见表6-4-1。

由Re和Δ／d在图6-4-4莫迪图上查得λ=0．0242(曲线Δ／D=0．002与竖线Re=2．6X105的交点的λ值)