水力学课件3水动力学基础.pptVIP

2.实际液体恒定总流能量方程的意义 2 0 0 1 1 2 总水头线 测压管水头线 实际液体恒定总流能量方程：水流总是从水头大处流向水头小处；或水流总是从单位机械能大处流向单位机械能小处。 实际液体恒定总流：总水头线必定是一条逐渐下降的线，而测压管水头线则可能下降也可能是上升甚至可能是一条水平线。 水力坡度J ——单位长度流程上的水头损失 测管坡度Jp ——单位长度流程上的 测压管水头变化。 水力坡度J永远为“+”，测管坡度Jp可“+”可“—”。 3. 应用实际液体恒定总流能量方程的条件 1）水流必需是恒定流； 2）作用于液体上的质量力只有重力； 3）所取过水断面是均匀流过水断面或渐变流过水断面，但两断面之 间可以存在急变流； 4）所取两过水断面之间，流量保持不变，其间没有流量加入或分出。 5）流程中途没有能量输入或输出。否则能量方程为： 3. 应用实际液体恒定总流能量方程的条件 Q1 Q2 Q3 1 1 2 2 3 3 合流情况： Q1 Q2 Q3 1 1 3 3 2 2 分流情况： 4. 实际液体恒定总流能量方程的应用 能量方程的解题步骤 1）选取高程基准面； 基准面可任意选定，但应以简化计算为原则。例如选过水断面形心（z=0）或选自由液面（p=0）等。 2）选取两过水断面； 所取两过水断面必须是均匀流过水断面或渐变流过水断面，但两断面之间可以存在急变流； 3）选取计算点； 计算点选取主要是方便计算，管流通常选在管轴上，明渠流通常选在自由液面。对同一方程，必须采用相同的压强标准。 4）列能量方程解题?。 动能修正系数一般取值为1.0。 思考1：在应用恒定总流的能量方程，可选用图中的那几个断面作 为计算过水断面。 A、1，2，3，4，5；? B、1，3，5； C、2，4；? D、2，3，4。?? 4. 实际液体恒定总流能量方程的应用 思考2：水平放置的渐扩管如图，如忽略水头损失，断面形心点的 压强有以下关系： A、p1p2 B、p1=p2 C、p1p2 D、不确定 B、1，3，5； C、p1p2 D、不确定 4. 实际液体恒定总流能量方程的应用 思考3：运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。 A、正确 B、错误 思考4：在位置高度相同，管径相同的同一管道的两断面上，其势 能、动能都相等。 A、正确 B、错误 思考5：能量方程中 表示： C、单位体积流体具有的机械能； D、通过过流断面单位重量流体的总机械能。 A、单位重量流体具有的机械能； B、单位质量流体具有的机械能； 思考6：两张薄纸，平行提在手中，当用嘴顺纸间缝隙吹气时，问 薄纸是不动、靠拢、还是张开？为什么？ 靠拢；流速增大、压强降低 。 A、正确 B、错误 D、通过过流断面单位重量流体的总机械能。 4. 实际液体恒定总流能量方程的应用 例1：如图一等直径水管，管径d=100mm，水箱水位恒定，水箱水面至管道出口形心点的高度为H=2m，不计水头损失，求管道中的输水流量。 H 分析：Q=VA；A=πd2/4 所以需要用能量方程式求出V； 2 2 1 1 0 0 解：对1-1、2-2断面列能量方程式： 其中： 所以有： 解得： 4. 实际液体恒定总流能量方程的应用 例2：水深1.5m、水平截面积3m×3m的水箱，箱底接直径200mm，长2m的竖直管，在水箱进水量等于出水量情况下作恒定出流，略去水头损失，试求点2的压强。 解：取渐变流断面1-1，2-2和3-3。 因1-1断面为水箱水面，较竖直管大得多，故流速水头近似 选取基准面0-0：管出口断面3-3上，断面1-1和断面3-3的总流能量方程： 连续方程：V2= V3 列1-1和2-2的能量方程： 4. 实际液体恒定总流能量方程的应用 例3：某水库溢流坝，坝下游河床高程105.0m，水库水位120.0m，坝 处收缩过水断面处水深hc=1.2m。溢流坝水头损失为 求坝址处断面的平均流速。 解：?溢流坝面水流为急变流， 距 坝前一段距离处，取渐变流 断面1-1和坝下游水流较平直 的c 处取断面2-2。 断面1-1流速水头 基准面0-0取在下游河床底部。 总流能量方程： 选取水面上一点，用相对压强计算，动水压强为零， 4. 实际液体恒定总流能量方程的应用 将以上已知数据代入总流量方程 得坝址处流速： 恒定总流