第三章流体动力学.pptVIP

流 体 动 力 学 描述流体运动的两种方法 流体运动的基本概念 恒定总流的连续性方程 恒定元流的能量方程 渐变流过流断面的压强分布规律 恒定总流的能量方程 恒定总流能量方程的应用 恒定总流的动量方程 加 速 度 对于汇流情况 解: (1) 连续方程 Q=v1A1=v1×B×H （3）水头损失积分 总流的伯努利方程 主要解决压强p与流速v的关系 能量方程的意义 单位重量流体所具有的位置水头（又称单位位能） 单位重量流体所具有的压强水头（又称单位压能） 单位重量流体所具有的测压管水头（又称单位势能） 单位重量流体所具有的流速水头（简称单位动能） 单位重量流体所具有的总水头（简称单位总机械能） 表示能量的平衡关系。 流体总是从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。 能量方程的物理意义 总水头线为一条逐渐下降的直线或曲线。 能量方程的几何意义 水力坡度 称为水力坡度 水头线的斜率冠以负号 测压管坡度 称为测压管坡度 位置水头线一般为总流断面中心线。 测压管水头线可能在位置水头线以下，表示当地压强是负值。 恒定总流能量方程的几何表示——水头线总水头线为一条逐渐下降的直线或曲线 注意： L L L 能量方程的应用条件及注意事项 应用条件 必须是恒定流，流体为不可压缩; 计算断面满足均匀流或渐变流的条件(但两个断面之间，水流可以不是渐变流) 质量力只有重力,无惯性力; 两断面间没有流量的汇入或分出 注意事项 基准面选取 ； 计算断面选取； 计算点的选取； 压强表示方法。 对有流量的分出： Q1 Q2 Q3 1 1 2 2 3 3 连续性方程 能量方程（忽略损失） p54例：3-5 文丘里流量计 仪器常数K μ——流量系数（0.96~0.98）考虑损失 注意： 水（ρ）-水银（ρ’） 气（ρ）-液（ρ’） 计算水流与固体边界的相互作用力问题 ?第八节 恒定总流的动量方程 运动物体单位时间内动量的变化 ==物体所受外力的合力 实际液体恒定总流的动量方程式 1 1 2 2 1′ 1′ 2′ 2′ t时刻 t+△t时刻 依动量定律： 即：单位时间内，物体动量的增量等于物体所受的合外力 △t时段内，动量的增量： dA1 u1 u2 dA2 u1△t 在均匀流或渐变流过水断面上 代入动量定律，整理得： 即为实际液体恒定总流的动量方程式 作用于总流流段上所有外力的矢量和 单位时间内，通过所研究流段下游断面流出的动量与上游断面流入的动量之差 前进 大于 1.0 的数，其大小取决于断面上的流速分布。在一般的渐变流中的值为 1.01-1.05 . 为简单起见，也常采用 = 1.0 动量修正系数 ***** 恒定总流动量方程建立了流出与流进控制体的动量流量之差与控制体内流体所受外力之间的关系； 避开了这段流动内部的细节 对于有些水力学问题，能量损失事先难以确定，用动量方程来进行分析常常是方便的。 恒定总流动量方程是矢量方程，实际使用时一般都要写成分量形式 恒定总流动量方程 ?恒定总流动量方程应用 流动为恒定流； 流体为连续、不可压缩的; 所选的两个过流断面必须为渐变流断面； 无支流的汇入与分出。 适用条件 注意事项 选取脱离体(渐变流)； 选取合适的坐标轴，分析外力； 把动量方程写成分量形式求解； 联立其他方程求解； 采用相对压强; 设β1≈1，β2≈1 如图所示的一分叉管路，动量方程式应为： v3 1 1 2 2 3 3 ρQ3 ρQ1　 ρQ2 v1 v2 动量方程式在工程中的应用 弯管内水流对管壁的作用力 水流对建筑物的作用力 射流对平面壁的冲击力 返回 弯管内水流对管壁的作用力 管轴水平放置 管轴竖直放置 1 1 2 2 FP1=p1A1 FP2=p2A·2 FR FG x z y V1 V2 FRz FRx 沿x方向列动量方程为： 沿z方向列动量方程为： 沿x方向列动量方程为： 沿y方向列动量方程为(无FG) FP1=p1A1 FP2=p2A·2 FR V1 V2 Fry FRx x y 返回 水流对建筑物的作用力 FP 1 1 2 2 x FP1=ρgbh12/2 FP2= ρgbh22/2 FR 沿x方向列动量方程为： 返回 射流对平面壁的冲击力 FP V0 0 0 V V 1 1 2 2 FR V0 V V x 沿x方向列动量方程为： 整理得： 例：设有一股自喷嘴以速度v0喷射出来的水流，冲击在一个与水流方向成α角的固定平面壁上，当水流冲击到平面壁后，分成两面股水流流出冲击区，若不计重量（流动在一个水平面上），并忽略水流沿平