沿程水头损失计算公式

时间:2025-02-14 16:51:55 单机游戏

沿程水头损失是指水流在沿程中途经过管道、泵站、弯头、阀门等管道元件时发生的能量损失。其计算公式如下:

通用计算公式

$$

\Delta h = \sum (f \times L / D) \times \frac{v^2}{2g}

$$

其中:

$\Delta h$ 为沿程水头损失,

$f$ 为管道阻力系数,

$L$ 为管道长度,

$D$ 为管道内径,

$v$ 为水流速度,

$g$ 为重力加速度。

达西——魏斯巴赫公式

$$

\Delta h = \lambda \frac{L}{d} \times \frac{v^2}{2g}

$$

其中:

$\lambda$ 为沿程阻力系数,

$L$ 为管道长度,

$d$ 为管道内径,

$v$ 为水流速度,

$g$ 为重力加速度。

柯尔勃洛克-齐恩公式 (适用于水力光滑区、紊流过渡区和阻力平方区):

$$

\lambda = \frac{64}{Re} = \frac{64}{\frac{vd}{\nu}}

$$

代入通用公式得:

$$

\Delta h = \left( \frac{64}{\frac{d}{\nu}} \right) \frac{L}{d} \times \frac{v^2}{2g} = \frac{64L}{vd} \times \frac{v^2}{2g} = \frac{32v^2L}{gd}

$$

其中:

$Re$ 为雷诺数,

$v$ 为水流速度,

$d$ 为管道内径,

$\nu$ 为运动粘度。

海曾-威廉公式(适用于较光滑的圆管满管紊流计算):

$$

\lambda = \frac{32}{Re}

$$

代入通用公式得:

$$

\Delta h = \frac{32L}{vd} \times \frac{v^2}{2g} = \frac{16v^2L}{gd}

$$

其中:

$Re$ 为雷诺数,

$v$ 为水流速度,

$d$ 为管道内径,

$g$ 为重力加速度。

谢才流速公式

$$

v = \frac{Q}{A}

$$

其中:

$v$ 为断面平均流速,

$Q$ 为流量,

$A$ 为管道过水断面面积。

再结合水力半径 $R = \frac{d}{2}$ 和水力坡降 $J = \frac{\Delta h}{L}$,可以得到:

$$

J = \frac{\Delta h}{L} = \frac{f \times L}{D} \times \frac{v^2}{2g}

$$

其中:

$f$ 为管道阻力系数,

$L$ 为管道长度,

$D$ 为管道内径,

$v$ 为水流速度,

$g$ 为重力加速度。

这些公式可以根据具体工程情况进行选择和调整,以获得更精确的计算结果。