水力直径水力半径当量直径
水力直径
水力直径、水力半径、当量直径(2010-11-10 23:52:28)1. 水力直径（hydraulic diameter）的引入水力直径是在管内流动（internal pipe flow）中引入的，其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数。
非圆管由于沿湿周的壁面剪切应力（wall shear stress）不是均匀分布，只能计算其沿湿周的平均值。
两种情况的表达式比较起来，可以很直观的得到一个比拟，即A/P ~ r/2。
两边同时乘以4，有4A/P ~ 2r（= D）。
这样就将非圆管的4倍截面积除以湿周和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。
计算雷诺数时，对圆管显然是取直径做特征长度的，从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度，称之为“水力直径”。
显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径，从物理意义上即可看出，简单的几何关系也易证。
另一个很好的例子是拟无限宽（W >> H）的平行板间流动，其水力直径应近似取2倍的板间距（2H）而不是板间距本身。
2. 水力半径（hydraulic radius）的引入与前者看似关联实则使用场合迥异。
物理来源是相同的，但是其引入的目的是为明槽流动（open-channel flow）取一个合适的特征长度。
最典型的是半圆截面明槽流（或者管内流但是只有下半圆截面积有流体），显然其特征长度取为真实半径r，也即半圆明槽流的水力半径等于真实半径r。
简单数学计算可得，对于半圆明槽流，其A/P = r。
对于其他形状的明槽流，同样定义A/P为其特征长度，称为“水力半径”。
从数学上看，对某一截面形状而言，“水力直径是水力半径的4 倍”这个关系是成立的，但是从物理意义上讲这个关系没有意义。
我们不会同时计算某一种流动的水力直径和水力半径。
对于管内流只用水力直径来表征，而明槽流则只用水力半径来表征。
对应于上段的那个例子，假如去掉两平行板中的上面一块，则流动变成拟无限宽明槽流，其特征长度应取水力半径，近似等于水深H而不是原来的2H。
换热器答辩部分问题
1.换热器热力计算的目的答：①决定换热器流程形式②根据换热面积来选择标准型号换热器2.换热器水力设计概述（压降）答：包括管程压降和壳程压降管程压降包括进出口管处压降，回弯压降，沿程压降壳程压降包括进出管管口压降，折流板压降，管束压降3.换热系数由哪几部分影响答：由管程换热系数，壳程换热系数，冷却水污垢热阻，热流体污垢热阻影响追问：公式中h1，h2，r1，r2分别代表什么答：h1：壳程导热系数h2：管程换热系数r1:热流体污垢热阻r2：冷却水污垢热阻4.换热系数与导热系数区别？答：换热系数是三种传热方式同温差之间的对应关系的总称。
换热系数等于换热量除以温差，除以面积导热系数等于导热量除以温差，除以面积换热量=导热量+传热量+辐射热量+热耗散总体来说物体换热系数小于等于导热系数5.当量直径含义答：把水力半径相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径。
数值上等于4倍有效面积除以湿周。
追问：水利直径与当量直径的区别答：水力半径＝截面面积/湿周长度。
水力直径＝4*水力半径=4*截面面积/湿周长度。
水力直径是非圆形截面管道等效成圆形截面管道的一个几何尺寸，用于计算雷诺数，判断管道内流体是层流还是湍流状态。
当量直径是指，在压力损失相等的前提下，非圆形截面管道与圆形截面管道的一个等效直径。
通常是靠实验总结出的经验公式获得。
对于圆管，水力直径和当量直径都等于截面直径。
但对于其他截面形状，这二者是相差很大的。
6.逆流平均温差表达式答:ʌt=(t大—t小）/ln(t大/t小）=[(热水进口温度—冷却水出口温度）—（热水出口温度—冷却水入口温度）]除以ln [(热水出口温度—冷却水出口温度）/(热水出口温度—冷却水入口温度）追问：为什么要采用温度修正系数答:设计的换热器不是纯粹的顺流或者逆流，既有逆流又有顺流。
它的本质是混合流，所以不能用逆流温差代表实际温差。
而顺流温差小于逆流温差，在此换热器中逆流占主导地位，所以温度修正系数略小于1，大概在0.8到0.9之间。
当量直径计算公式
当量直径计算公式当量直径指的是等效于圆形截面面积的直径。
在计算管道等直径时，我们通常使用以下公式来计算当量直径：当量直径（De）=(4×管道截面积)/(周长)为了理解这个公式的推导过程和应用，我们将对其进行详细解释。
首先，我们需要明确各个符号的含义：-当量直径（De）：等效于管道截面面积的直径，以米（m）为单位。
-管道截面积：管道内截面的面积，以平方米（m²）为单位。
-周长：管道内侧表面的周长，以米（m）为单位。
根据几何学的定义，当量直径可以视为一个与实际直径相等的圆形截面的直径，使其面积等于管道截面的面积。
这个公式的推导过程如下：1.假设管道的截面形状为一个矩形或正方形。
2.我们知道，矩形的面积可以通过长（L）与宽（W）相乘来计算：管道截面积=L×W。
3.通过测量矩形边的长度并求和，我们可以得到周长：周长=2×(L+W)。
4.然后，我们假设这个等效的圆形截面的直径为De，该圆形截面的面积可以通过圆的面积公式计算：圆形截面面积=π×(De/2)²。
现在我们可以使用上述公式计算当量直径：将上述两个等式相等，我们可以得到：π×(De/2)²=L×W根据管道截面的面积公式，L×W的值等于管道截面积。
所以，我们可得：π×(De/2)²=管道截面积通过进一步求解，我们可以将该等式化简为以下形式：De=(4×管道截面积)/(π×d)其中，d是实际直径。
上述公式是计算当量直径的基本方法。
它适用于各种管道形状，包括圆形、矩形、方形等。
根据上述公式，我们可以通过测量管道截面的实际直径和周长，计算出当量直径。
这对于确定管道的等效大小和对其进行设计和分析非常有用。
需要注意的是，上述公式只适用于理想条件下的计算。
在实际应用中，由于管道内部可能存在粗糙度或边界条件等因素的影响，计算结果可能会存在一定的偏差。
流体力学15
一、水力半径 水力半径：过流断面面积和湿周之比。
R A
湿周:过流断面上流体和固体壁面接触的周界。
第七节 非圆管的沿程损失
■圆管的水力半径为
A
d 2
d 4 R d 4
■边长为a和b矩形断面水力半径为
R A
ab 2(a b)
■边长为a的正方形断面的水力半径为
适用范围：
0.1m R 3.0m,0.011 n 0.04
第七节 非圆管的沿程损失
谢才系数与沿程阻力系数的关系为
C 8g
1.断面面积为A＝0.48m2的正方形管道，宽为 高的三倍的矩形管道和圆形管道。求 （1）分别求出它们的湿周和水力半径； （2）正方形和矩形管道的当量直径。 解： （1）求湿周和水力半径 1）正方形管道
边长 湿周 水力半径
a A 0.48 0.692m
4a 4 0.692 2.77m
R A
0.48 0.174m 2.77
2）矩形管道
面积 所以边长
湿周 水力半径
A a b a 3a 3a 2 A 0.48m 2
a A 0.4m 3
相对粗糙度为
由莫迪图可查得
0.0176
故沿程损失（用压强表示）
l v 2 pf d 2
l v 2 30 1.14142 pf 0.0176 157.3kPa d 2 0.375 2
b 3a 3 0.4 1.2m
2(a b) 2(0.4 1.2) 3.2m
0.48 R 0.15m 3.2 A
流体力学知识点
一、填空题1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。
2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水和空气等。
4．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。
5．流体受压，体积缩小，密度增大的性质，称为流体的压缩性；流体受热，体积膨胀，密度减少的性质，称为流体的热胀性。
6．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量，以E 来表示。
7．１工程大气压等于98kPa ，等于10m 水柱高，等于735mm 汞柱高。
8．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。
9．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。
10．静止非均质流体的水平面是等压面、等密面和等温面。
11．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。
12．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。
13．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。
14．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。
15．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。
16．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于由层流转变为紊流的临界流速kv '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。
17．对圆管来说，临界雷诺数值=k Re 2300。
18．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
19．根据λ繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是层流区；临界区；紊流光滑区；紊流过渡区和紊流粗糙区。
20．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。
21．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a R =，当量直径de 等于a d e =。
22．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。
23．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u zy x 。
圆管的水力直径
圆管的水力直径1. 引言圆管的水力直径是指流体在管道中流动时，与管道内壁发生摩擦时所产生的能量损失与管道截面积之比。
它是描述流体在管道中流动过程中能量损失程度的重要参数。
了解圆管的水力直径对于设计和优化管道系统具有重要意义。
2. 水力直径的定义水力直径是通过将圆形截面转换为等效矩形截面而得到的一个参数。
它定义为四倍的截面面积除以湿周长。
水力直径可以用数学公式表示为：D_h = (4A) / P其中，D_h表示水力直径，A表示截面面积，P表示湿周长。
3. 水力直径与雷诺数雷诺数是描述流体在运动过程中惯性力和黏性力相对重要性的一个无量纲参数。
它可以通过以下公式计算得到：Re = (ρVD_h) / μ其中，Re表示雷诺数，ρ表示流体密度，V表示平均流速，μ表示流体粘度。
当雷诺数较小（小于2300）时，称为层流；当雷诺数较大（大于4000）时，称为紊流；在两者之间的过渡区域称为过渡流。
水力直径与雷诺数密切相关，可以通过水力直径的计算来确定流体在管道中的流动状态。
4. 水力直径的应用4.1 流体阻力计算水力直径可以用于计算圆管中的流体阻力。
根据Darcy-Weisbach公式，流体阻力可以表示为：ΔP = f (L / D_h) (ρV^2) / 2其中，ΔP表示压降，f表示摩擦系数，L表示管道长度。
通过将圆管转换为等效矩形截面，可以利用水力直径来计算流体阻力。
4.2 流速分布和剪切应力分布由于摩擦作用，流体在管道中的速度分布是不均匀的。
通过水力直径可以推导出速度分布和剪切应力分布的解析表达式，从而进一步了解流体在管道中的行为。
4.3 管道系统设计与优化在进行管道系统设计与优化时，了解圆管的水力直径是非常重要的。
通过合理选择管道尺寸和减小摩擦损失，可以降低能量消耗、提高系统效率并减少管道维护成本。
5. 实际案例以某市自来水管道系统为例，假设管道直径为0.5米，流量为10立方米/秒，流体密度为1000千克/立方米，流体粘度为0.001帕·秒。
水力直径、水力半径、当量直径
1. 水力直径（hydraulic diameter）的引入水力直径是在管内流动（internal pipe flow）中引入的，其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数。
非圆管由于沿湿周的壁面剪切应力（wall shear stress）不是均匀分布，只能计算其沿湿周的平均值。
两种情况的表达式比较起来，可以很直观的得到一个比拟，即A/P ~ r/2。
两边同时乘以4，有4A/P ~ 2r（= D）。
这样就将非圆管的4倍截面积除以湿周和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。
计算雷诺数时，对圆管显然是取直径做特征长度的，从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度，称之为“水力直径”。
显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径，从物理意义上即可看出，简单的几何关系也易证。
另一个很好的例子是拟无限宽（W >> H）的平行板间流动，其水力直径应近似取2倍的板间距（2H）而不是板间距本身。
2. 水力半径（hydraulic radius）的引入与前者看似关联实则使用场合迥异。
物理来源是相同的，但是其引入的目的是为明槽流动（open-channel flow）取一个合适的特征长度。
最典型的是半圆截面明槽流（或者管内流但是只有下半圆截面积有流体），显然其特征长度取为真实半径r，也即半圆明槽流的水力半径等于真实半径r。
简单数学计算可得，对于半圆明槽流，其A/P = r。
对于其他形状的明槽流，同样定义A/P为其特征长度，称为“水力半径”。
从数学上看，对某一截面形状而言，“水力直径是水力半径的4 倍”这个关系是成立的，但是从物理意义上讲这个关系没有意义。
我们不会同时计算某一种流动的水力直径和水力半径。
对于管内流只用水力直径来表征，而明槽流则只用水力半径来表征。
对应于上段的那个例子，假如去掉两平行板中的上面一块，则流动变成拟无限宽明槽流，其特征长度应取水力半径，近似等于水深H而不是原来的2H。
3. 所谓的“当量直径（equivalent diameter）”？之所以打个问号，盖因不知其中文的原始出处。
流体力学考试复习资料考点
一、流体力学及其研究对象流体：液体和气体的总称。
流体力学：是研究流体的科学，即根据理论力学的普遍原理，借助大量的实际资料，运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的一门科学。
流体力学研究的对象：液体和气体流二、流体的力学特性1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。
固体－－能承受剪应力、压应力、张应力，没有流动性。
流体－－只能承受压应力，不能承受拉力和剪力，否则就会变形流动，即流体具有流动性。
2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。
液体：受压后体积变化很小，常称不可压缩流体；液体的形状随容器的形状而变，但其体积不变。
气体：受压后体积变化很大，常称可压缩流体；气体的形状和体积都随容器而变。
注：气体的体积变化小于原体积的20%时，可近似看作不可压缩流体。
1.1.1流体的密度1、流体密度的定义及计算定义：单位体积流体的质量，以ρ表示，单位为kg／m3（1）均质流体：标态（2）混合流体：混合气体：混合液体：2、流体的密度与温度、压力的关系（1）液体：工程上，液体的密度看作与温度、压力无关。
（2）气体：与温度和压力有关。
理想气体：或工业窑炉：P=P0分析：t↑ρ↓；t↓ρ↑1.1.2流体的连续性流体的连续性：流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连续的介质，每个质点是一个含有大量分子的集团，质点之间没有空隙。
质点尺寸：大于分子平均自由程的100倍。
连续性假设带来的方便：(1）它使我们不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力作用下的宏观机械运动。
(2)能运用数学分析的连续函数工具。
【例题】已知烟气的体积组成百分组成为：H2O12%，CO218%，N270%，求此烟气标态在及200℃的密度。
【解】200℃时的烟气密度：【例题】将密度为1600㎏/m3糖浆按1:1的质量比用清水稀释，求稀释后糖浆溶液的密度。
【解】按题意，糖浆和水各占50%，据公式：1.1.3流体的压缩性和膨胀性1.1.3.1流体的压缩性1、压缩性的定义流体在外力作用下改变自身容积的特性。
圆管的水力直径
圆管的水力直径圆管的水力直径指的是在流体力学中，流经圆管时的有效径（内径）大小。
在工程领域中，水力直径是一个非常重要的物理量，它对于管道流体的特性以及工程设计和计算有着重要的影响。
一般来说，水力直径是用来描述圆管内径对于流体运动的影响程度的一个指标。
对于圆管来说，其水力直径等于管径，即等于圆管的内径。
但当涉及到其他形状的管道时，水力直径则需要通过一些计算公式来确定。
在工程实践中，了解圆管的水力直径十分重要，因为它可以帮助我们计算出流体在管道中的流速、压力损失和阻力等参数。
而这些参数对于设计和操作各种流体系统以及水力学工程非常关键。
对于具有圆形截面的管道来说，水力直径等于截面内直径。
但是对于方形截面、矩形截面的管道来说，水力直径需要通过一些特定的公式计算得到。
例如，对于方形截面的管道，其水力直径可以通过管道宽度和高度的比值来计算。
而对于矩形截面的管道来说，其水力直径可以通过管道高度的平方乘以宽度的立方根来计算。
为了更好地理解水力直径的概念，我们可以拿一个具体的例子来说明。
假设我们需要设计一个供水系统，其中涉及到一段长为10米的圆管。
为了确定该管道的水力直径，我们需要首先确定流量和流速。
假设我们需要流量为10立方米/小时，那么我们可以通过流量公式（流速=流量/管道横截面积）来计算出流速。
进而，通过水力直径公式（水力直径=4 * 水流面积/湿周长）来计算出水力直径。
这个水力直径将用于后续的管道材质选择和系统设计等环节。
总结起来，圆管的水力直径是一个非常重要的物理量，它对于管道系统的设计、计算和操作有着重要的指导意义。
了解和掌握水力直径的计算方法和应用，可以帮助我们更好地理解流体运动以及工程设计方面的问题。
无论是供水系统、排水系统还是其他工业流体系统，水力直径都是需要重视和考虑的因素，只有合理地选择水力直径，并进行有效的设计和计算，才能确保系统的运行效果和安全性。
因此，深入研究和理解圆管的水力直径是非常必要的。
化工原理复习资料选择及计算题---答案
第一章流体流动与输送机械一、填空或选择1．牛顿粘性定律的表达式为dudyτμ=，该式应用条件为牛顿型流体作_层流流动。
在SI制中，粘度的单位是流体的物性，在cgs制中，粘度的单位是泊。
2．某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为_201.33 kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为_360mmHg 。
（当地大气压为101.33 kPa）3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布侧形是_抛物线型曲线。
其管中心最大流速为平均流速的_2 倍，摩擦系数λ与Re关系为64Reλ=。
层流区又称为阻力的一次方。
4．流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关；若其作完全湍流，则λ仅与_ε/d 有关。
完全湍流又称为阻力的平方区。
5．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_层流底层_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_越薄；流动阻力越大。
6．因次分析的依据是_因次一致性原则。
7．从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将_减小，管路的局部阻力将_增大，直管阻力将_减小，管路总阻力将_恒定。
（设动能项可忽略。
）8．根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是测速管（皮托管）；恒压差流流量计有转子流量计；恒截面差压流量计有孔板流量计和文丘里流量计；能量损失最大的是孔板流量计；对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。
A．孔板流量计B．文丘里流量计C．皮托管D．转子流量计9．当量直径的定义式为4⨯流通截面积润湿周边，水力半径为_1/4_倍当量直径。
10．直管阻力的计算式22fl updρλ∆=；局部阻力的计算式有22fupρξ∆=和22efl updρλ∆=。
11．水流经图示的管路系统从细管喷出。
已知d1管段的压头损失H f1=1m（包括局部阻力）d2管段的压头损失H f,2=2m（不包括出口损失）。
则管口喷出时水的速度u3=_7.00_m/s，d1管段的速度u1=_1.75_m/s，水的流量V=_8.06_m3/h。
水力半径和当量直径
水力半径和当量直径
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前面所讲的判别流体流态的雷诺准数中以及在阻力公式、摩擦系数曲线图中的D是指圆形管道或设备的内径。
实际上，它反映出管道或设备的几何因素(形状、尺寸，因而也就是通畅程度)对流动的影响。
在生产中往往会遇到非圆形管，例如有些气体的管道是矩形的，有时流体会在两根套在一起的圆管之间的环形通道内流过。
对于非圆形管内流体的流动，必须找到一个与直径相当的量来计算Re值及阻力大小，此时反映出的流动状况和阻力大小，应该与相同的Re、、值之下在圆形管中的流动状况及阻力大小一致。
亦即要用当量直径D6来代替圆形管道的直径D。
当量直径可通过水力半径RH求出。
水力半径的定义是：与流动方向相垂直的截面积F 与被流体所浸润的周边长度П之比，即
因此，水力半径反映了管道或设备的几何因素对流动状况，也就是对阻力大小的影响。
对于圆形管道，，于是
即圆管直径为水力半径的4倍。
对于非圆形管道或设备，也取水力半径的4倍表示其尺寸，即取当量直径
它与相同数值的圆管直径D对流动状况产生相同的影响。
对于长度a、宽度b的矩形截面的管道，
对于内径为D1的圆管里套着一根外径为D2的圆管两者之间的环形通道，
必须着重指出，当量直径只是用来代替圆管的直径D，以表明管道的几何因素对某些流体力学现象有相同的影响。
它不应该用来代替圆管的直径去计算不属于这个范围的物理量，侧如
截面积、流速、流量等。
例如上述的环形管道的截面积是，而不是
米／秒。
圆管的水力直径
圆管的水力直径
（最新版）
目录
1.圆管的水力直径的定义和重要性
2.圆管的水力直径的计算方法
3.圆管的水力直径的应用实例
4.圆管的水力直径的实际应用中的注意事项
正文
一、圆管的水力直径的定义和重要性
圆管的水力直径，又被称为圆管的水力半径，是指圆管内壁的圆形截面上，水流的平均流速等于零的半径。
它是圆管的重要的水力参数，对于研究水流的特性和设计水力系统有着重要的作用。
二、圆管的水力直径的计算方法
圆管的水力直径的计算方法主要有两种，一种是基于连续性方程的计算方法，另一种是基于流速分布的计算方法。
基于连续性方程的计算方法是通过连续性方程和流速分布方程来求
解的。
其公式为：d=4*Q/(π*g*A)，其中 d 为水力直径，Q 为流量，g 为重力加速度，A 为管道的横截面积。
基于流速分布的计算方法是通过流速分布方程和能量方程来求解的。
其公式为：d=4*∫(v^2/2g)dx/(π*(∫v^2/2g)dx)^(3/2))，其中 d 为水力直径，v 为流速，x 为管道的长度。
三、圆管的水力直径的应用实例
圆管的水力直径在水力系统设计中有广泛的应用。
例如，在水管的设计中，我们需要根据流量和管道的材质来选择合适的管道直径，以保证水
流的流速在合理的范围内，避免流速过大造成的水力噪声和能量损失，或者流速过小造成的水流不畅。
水力直径和水力半径的关系
水力直径和水力半径的关系嘿，咱今天就来唠唠水力直径和水力半径的关系这档子事儿。
你说这水力直径和水力半径啊，就像一对好兄弟，相互关联着。
水力直径呢，就像是个大块头，它能反映出一个通道或者管子的大小。
而水力半径呢，就像是小块头，但可别小瞧它，作用也不小嘞。
咱可以这么想，水力直径就好像是一个整体的规模，而水力半径就是从这个规模中提炼出来的精华部分。
比如说，一条河流，它的水力直径就是整个河的宽窄啦，而水力半径呢，就是在这宽窄之中找到的一个关键数值。
你看哈，水力直径大，那说明通道宽敞，水在里面流得痛快；这时候水力半径也不会小到哪里去。
就好像是一个宽敞的大道，中间那条最关键的线也会比较明显。
它们俩的关系其实挺有趣的，就像是一个胖哥哥带着个瘦弟弟，虽然体型不一样，但感情好着呢。
水力直径大了，水力半径也跟着沾光；水力半径小了，那水力直径也不会太离谱。
有时候我就想啊，这世界上的好多东西不都像水力直径和水力半径一样嘛，相互关联，相互影响。
一个大的东西里面总会包含着一些小的关键部分，而这些小部分又能反映出大的特点。
哎呀呀，说了这么多，其实就是想让大家明白，这水力直径和水力半径呀，虽然是专业术语，但理解起来也不难嘛。
它们就像我们生活中的好多关系一样，相互依靠，相互成就。
总之呢，记住这对好兄弟的关系，以后再碰到相关的问题，就不会摸不着头脑啦。
嘿嘿，咱这一番唠叨，希望能让你对它们的关系有更深刻的理解呀！
好啦，今天就聊到这儿咯，下次再遇到什么好玩的事儿，咱再接着唠！。
圆管的水力直径
圆管的水力直径水力直径是指在流体力学中用于计算管道内流体流速和压力损失的指标之一。
它是建立在水力学基本理论和数学模型的基础上，通过实验和数值求解得出的。
水力直径是对圆形和非圆形截面的管道或管道系统进行流体力学分析的重要参数之一。
在流体力学中，流体的流速和压力损失与管道的直径有关。
而流体中的摩擦阻力和长管道中的速度剖面也是与管道直径相关的。
对于圆管而言，水力直径是指具有相同流量和损失斜率的等效圆形管道的直径。
它可以方便地代替复杂形状的管道进行分析和计算，简化了数学模型的建立和求解过程。
在水力学中，圆管的水力直径可以通过以下公式来计算：D_h = 4A/P其中，D_h是水力直径，A是管道横截面的流通面积，P是管道横截面的湿周。
对于真正的圆管而言，水力直径即为管道的内径。
但是对于非圆形截面的管道，水力直径并不等于实际的横截面尺寸。
在工程实践中，我们经常遇到各种复杂形状的管道，例如矩形、三角形、楔形等。
这些非圆形截面的管道可以通过计算等效的水力直径来进行分析和计算。
常见的等效水力直径的计算方法有以下几种：1.矩形管道的水力直径计算方法：矩形管道的水力直径可以按照等效圆形管道的方法进行计算。
首先计算矩形管道的湿周和流通面积，然后代入上述计算公式得出水力直径。
2.三角形管道的水力直径计算方法：对于等腰直角三角形管道，可以将其转化为矩形管道进行计算。
通过计算三角形管道的湿周和流通面积，然后代入上述计算公式得出水力直径。
3.楔形管道的水力直径计算方法：楔形管道通常由两坡面构成，可以将其分解为两个三角形和一个矩形。
先计算三角形和矩形各自的湿周和流通面积，再将其相加得到楔形管道的湿周和流通面积，最后代入上述计算公式得出水力直径。
通过上述计算方法，我们可以将复杂形状的管道转化为等效的水力直径，进而进行流量和压力损失的计算和分析。
在工程实践中，水力直径的计算和应用对于设计管道系统、调整流体流速和降低管道压力损失都具有重要意义。
水力直径 计算
水力直径计算水力学是研究和分析流体的力学性质的一门学科，其中水力直径的计算是其一重要的组成部分。
水力直径是一种量度应用于水力学中流体流动过程状态的参数，也是水力学中流体流动动态过程分析的基础参数，它可以反映流体中流动物理过程的重要特性。
在水力学中，水力直径主要是指流体通过管道时，管道内壁表面及流体间的物理变化，及流体流动过程中通量、流速等参数的变化。
水力直径的计算也是水力学中的一大难题，它可以用来预测和描绘流动过程中的各种物理变化，并根据流体的流动特性来控制流体的运动状态，从而有助于实现最佳的工程方案，最大限度地提高工程应用性能。
水力直径的计算有不同的方法，主要有观测法、有限元分析法、模拟计算法、标准法和估算法等。
其中，观测法是最常用的计算方法，它基于流体实验观测和单位运动假设，通过观测不同流体通过管道时，流量、压力、流速等参数的变化来确定不同管径之间的关系。
有限元分析法通过数值计算解决复杂流动过程中的水力参数，可以有效地模拟流动状态，但其计算精度和计算时间都较长。
模拟计算法和标准法也是常用的计算方法，它们都可以得到准确的计算结果，但计算成本较高。
估算法是一种简单、实用、便捷的计算方法，它基于某些统计数据，结合流体物理规律，建立了水力直径计算模型，可以快速准确地计算出水力直径。
水力直径的计算的结果往往受到多种因素的影响，如温度、压力、流速和流量等，其参数变化会影响水力直径的计算结果。
因此，要正确计算出水力直径，必须综合考虑这些变量的影响，考虑它们之间的相互作用，进而得出正确的结果。
当然，水力直径的计算也可以辅以各种测试仪器，通过观测流体动态变化，及时反应流体中的尺寸、形状及其运动变化，从而获得准确的数据，为水力直径的计算提供依据。
总之，水力直径的计算是一项十分重要的工作，它不仅是水力学中流体流动动态过程分析的基础参数，也是实现最佳的工程方案的基础。
只有正确计算出水力直径，才能够正确预测和描绘流动过程中的各种物理变化，从而控制流体的流动状态，实现最佳的工程方案，最大限度地提高工程应用性能。
当量直径_精品文档
当量直径1. 引言当量直径是指在流体力学中，为了计算圆柱形物体在相同条件下与固定直径的圆柱体在阻力上的等效性，而引入的一个概念。
通过将流体力学中的复杂几何形状化简成等效的圆柱体，可以更方便地计算阻力和其他流体参数。
2. 计算方法当量直径的计算方法因物体的形状不同而有所不同。
下面介绍几种常见物体的当量直径计算方法。
2.1 球体对于球体而言，当量直径就是球体的实际直径，因为球体没有棱角、凹凸面。
2.2 圆柱体对于圆柱体而言，当量直径也是圆柱体的实际直径。
2.3 球状颗粒对于球状颗粒而言，当量直径的计算方法可以通过等效表面积来进行近似。
一种常用的计算方法是通过颗粒的体积来计算等效直径。
等效直径可以用下式计算：等效直径 = 2 * (3 * 体积/ (4 * π))^(1/3)2.4 棱柱体对于棱柱体而言，当量直径的计算方法较为复杂，需要考虑棱柱体的各个面的形状和大小。
一种常用的方法是将棱柱体分解成多个等效的圆柱体，并计算其等效直径之和。
3. 应用与意义当量直径在工程和科学研究中具有广泛的应用。
它可以应用于气体、液体以及颗粒物的阻力计算中，在流体力学、风洞实验、油气管道设计等领域发挥着重要的作用。
3.1 阻力计算通过将复杂的物体化简成等效的圆柱体，可以更方便地计算物体在流体中的阻力。
当量直径是计算流体力学中各种阻力参数的重要参数之一。
3.2 设计优化在工程设计中，通过对当量直径的计算和分析，可以更准确地预测物体在流体中的行为。
这对于优化设计、减小阻力、提高效率等都具有重要意义。
3.3 实验验证通过在风洞实验中测量物体在不同流速下的阻力，可以计算出当量直径，并与理论计算进行对比，从而验证理论模型的准确性。
4. 结论当量直径是一种重要的流体力学概念，通过将复杂的几何形状化简成等效的圆柱体，可以更方便地计算阻力和其他流体参数。
它在阻力计算、设计优化和实验验证等方面发挥着重要作用，对于工程设计和科学研究有着重要的意义。
水力学名词解释
1.质量力——某种力场作用在全部流体质点上的力，其大小和流体的质量或体积成正比。
2.连续介质——认为流体质点全部充满作战空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连续分布的。
3.当量直径——把水利半径相等的远观直径定义为非圆管的当量直径。
4.渗流模型——在保持渗流区原有的边界条件和渗流量不变的条件下，把渗流看成是由液体质点充满全部渗流区的连续总流动。
5.边界层——高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层。
6.堰流——明渠无压缓流经某种障碍时，上有发生壅水，从障碍上溢流时水面跌落。
这一局部水流现象称为堰流。
7.流体质点——指微观上足够大，宏观上充分小的流体分子团。
8.理想流体——没有粘性、不可压缩的流体。
9.伯努力方程使用条件：（1）、不可压缩流体（2）、重力场（3）、恒定流（4）、过流断面是渐变流（5）、流量沿程不变（6）、Z1和Z2的取值是过流断面某一定点在同一基准面上的高度（7）、P1和P2可以都用绝对压强也可以都用相对压强。
10.明渠流动的条件：明渠均匀流只能出现在底坡不变、断面形状、尺寸、壁面粗糙系数都不变的长直顺坡渠道中。
11.明渠流动的特征：（1）、过断的形状、尺寸及水深沿程不变（2)、过水断面上的流速分布断面平均流速沿程不变（3）、总水头线、水面线及渠底线相互平行12.渗流模型——在保持渗流区原有的边界条件和渗透流量不变的条件下、把渗流看成是由液体质点充满全部渗流区的连续总流动，这就是渗流模型。
13.流线：某一确定时刻t，在流场中一定有这样的曲线存在，使得曲线上各点处的流体质点的流速都在切线方向，这样的曲线就叫做该时刻t的流线。
14.长管：在水力计算中，管道沿程阻力远远大于局部阻力，局部阻力可以忽略不计的管道15.水跃：明渠水流从急流过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊局部水里现象，既在较短的渠段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深的现象。
16.水跌：明渠水流从缓流过渡到急流，水面急剧降落的局部水力现象，即在不长的流段内水深从大于临界水深降落到小于临界水深。
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水力直径水力半径当量直
径
The following text is amended on 12 November 2020.
1. 水力直径（hydraulic diameter）的引入水力直径是在管内流动
（internal pipe flow）中引入的，其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数。
非圆管由于沿湿周的壁面剪切应力（wall shear stress）不是均匀分布，只能计算其沿湿周的平均值。
两种情况的表达式比较起来，可以很直观的得到一个比拟，即A/P ~ r/2。
两边同时乘以4，有4A/P ~ 2r（= D）。
这样就将非圆管的4倍截面积除以湿周和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。
计算雷诺数时，对圆管显然是取直径做特征长度的，从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度，称之为“水力直径”。
显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径，从物理意义上即可看出，简单的几何关系也易证。
另一个很好的例子是拟无限宽（W >> H）的平行板间流动，其水力直径应近似取2倍的板间距（2H）而不是板间距本身。
2. 水力半径（hydraulic radius）的引入与前者看似关联实则使用场合迥异。
物理来源是相同的，但是其引入的目的是为明槽流动（open-channel flow）取一个合适的特征长度。
最典型的是半圆截面明槽流（或者管内流但是只有下半圆截面积有流体），显然其特征长度取为真实半径r，也即半圆明槽流的水力半径等于真实半径r。
简单数学计算可得，对于半圆明槽流，其A/P = r。
对于其他形状的明槽流，同样定义A/P为其特征长度，称为“水力半径”。
从数学上看，对某一截面形状而言，“水力直径是水力半径的4 倍”这个关系是成立的，但是从物理意义上讲这个关系没有意义。
我们不会同时计算某一种流动的水力直径和水力半径。
对于管内流只用水力直径来表征，而明槽流则只用水力半径来表征。
对应于上段的那个例子，假如去掉两平行板中的上面一块，则流动变成拟无限宽明槽流，其特征长度应取水力半径，近似等于水深H而不是原来的2H。
3. 所谓的“当量直径（equivalent diameter）”之所以打个问号，盖因不知其中文的原始出处。
不知道是不是哪本国内教材上的提法呢有混淆概念的嫌疑。
按英文的翻译，就是水力直径4个字足矣，用当量直径的提法实无必要也不够准确。
相反，如果是从英文equivalent diameter翻译过来的当量直径，则具有不同于以上水力直径的物理意义。
其引入是为了便于求非圆截面管的水头损失情况，将其等效于某直径的圆管，而两者具有相同的水头损失。
这个概念有助于工程上列表查表算水头损失用，跟为了确定雷诺数而取的特征长度————水力直径则完全不是一码事。
流体力学中另外一种equivalent diameter的定义是针对多相流的，比如固体颗粒，将非规则形状的颗粒等效为具有相同体积的圆球体，则对应的圆球直径就是所谓当量直径。
显然这个定义与本讨论无关就是了，呵呵4. 如何区分的建议其一，坚决无视“水力直径”和“水力半径”二者名字的相似以及计算式上的“直观”的倍数关系，而是从物理意义上来区分。
对管内流动，我们绝不考虑水力半径；而对明槽流动，也不去算水力直径。
虽然从数学上能求出管内流的水力半径和明槽流的水力直径，但都是没有物理意义的东西。
其二，无视所谓“当量直径”的提法，只提水力直径和hydraulic diameter。
否则写成英文，老外估计是搞不懂的。
如前所述，英文中的equavilent diameter 有很多用处和意义，却绝没有等同于hydraulic diameter的意思。