第三章水流运动.pptVIP

三、水流运动的类型 （1）恒定流和非恒定流 恒定流：在流场中，任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变。 运动要素仅仅是空间坐标的连续函数，而与时间无关。 恒定流：1 运动要素不随时间变化 2 流线与迹线重合 （2）均匀流和非均匀流 均匀流：流线上液体质点流速大小和方向沿程不变的流动。 特点：1 流线是平行线 2 过水断面为平面 3 压强分布符合静水压强分布规律 非均匀流：流线上液体质点运动要素沿程发生变化的流动。 （3）渐变流和急变流 根据流线的不均匀程度对非均匀流的划分 渐变流：1 流线近似为平行线 2 过水断面近似的平面 3 压强分布可以采用静水压强分布规律 （4）有压流、无压流、射流 有压流：管流 无压流：明渠流、天然河道水流、无压管流，有一个自由水面的流动，自由表明的压强为大气压强 射流：喷嘴出流、一般都有多个自由面，自由面的压强全部为大气压强。 四、 能量方程的意义 Z ——单位位能，位置水头 ——单位压能，压强水头 ——平均势能，测压管水头 ——平均动能，速度水头 ——总机械能，总水头 ——机械能损失，水头损失 在管道均匀流中任意选择1-1与2-2两过水断面，分别在两过水断面上装上测压管，则同一断面上各测压管水面必上升至同一高度。即 ，但不同断面上测压管水面所上升的高程是不同的。 今在均匀流过水断面上取一微 分柱体，其轴线n-n与流线正交， 并与铅垂线呈夹角a。 作用于微分柱体下端动水压 力为 上端动水压力为 内摩擦力及侧面动水压力投影为零。柱体自重沿n方向的投影为 N方向无加速度故有 （2）非均匀流动水压强分布 若水流的流线不是相互平行的直线该水流称为非均匀流 按照流线不平行和弯曲的程度，分为渐变流、急变流两种类型： 1．渐变流 当水流的流线虽然不是相互平行直线，但几乎近于平行直线时称为渐变流（缓变流）。渐变流的极限情况就是均匀流。 2．急变流 若水流的流线之间夹角很大或者流线的曲率半径很小，这种水流称为急变流。 注意：渐变流动水压强服从静水压强分布；而急变流动水压强分布特性复杂。 急变流：通常边界近于平行直线时水流往往是渐变流。管道转弯、断面突扩或收缩水工建筑物引起水面突变水流为急变流。 三、总流的能量方程 不可压缩实际液体恒定流微小流束的能量方程为 　 各项乘以 ，并分别在总流的两个过水断面A1及A2上积分得： 共含有三种类型积分： 1．第一类积分 　　　　　　　　　　 若过水断面为渐变流，则在断面上 积分可得 2．第二类积分 因 所以 　　　 式中　 为动能修正系数，流速分布愈均匀，愈接近于1；不均匀分布时， 1； 在渐变流时，一般 =1.05～1.1。为计算简便起见，通常取 ≈1。 3．第三类积分 假定各个微小流束单位重量液体所损失的能量 都用一个平均值 来代替则第三类积分变为： 得不可压缩实际液体恒定总流的能量方程。 上式反映了总流中不同过水断面上( )值和断面平均流速v的变化规律。 二、实际液体恒定总流能量方程的图示 实际液体恒定总流能量方程中共包含了四个物理量。其中Z代表总流过水断面上单位重量液体所具有的平均位能，一般称为位置水头。 代表过水断面上单位重量液体所具有的平均压能，反映了过水断面上各点平均动水压强所对应的压强高度。 称为