水力学5.1(2、3)实际流体的动力学基础(N-S方程,能量方程).ppt

5 实际(粘性)流体的动力学基础 本章主要任务: 5 实际(粘性)流体的动力学基础 5.1 粘性流体的运动方程:N-S方程 5.2 恒定元流的伯努利方程(能量方程) 5.2恒定元流的伯努利方程(能量方程) 5.2恒定元流的伯努利方程(能量方程) 5.3恒定总流的伯努利方程(能量方程) 5.3.1 渐变流及其过流断面上动水压强的分布 5.3.1 渐变流及其过流断面上动水压强的分布 5.3.1 渐变流及其过流断面上动水压强的分布 5.3.1 渐变流及其过流断面上动水压强的分布 5.3.1 渐变流及其过流断面上动水压强的分布 5.3.1 渐变流及其过流断面上动水压强的分布 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 流速分布越均匀,α越接近于1. 流速分布越不均匀,α的值越大. 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.2 实际流体恒定总流的能量方程 5.3.3 实际流体恒定总流的能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流的能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流的能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流的能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流的能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流的能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流能量方程的意义 5.3.3 实际流体恒定总流能量方程的意义 5.3.4 实际流体恒定总流能量方程的应用 5.3.4 实际流体恒定总流能量方程的应用 5.3.4 实际流体恒定总流能量方程的应用 5.3.4 实际流体恒定总流能量方程的应用 5.3.4 实际流体恒定总流能量方程的应用 5.3.4 实际流体恒定总流能量方程的应用 能量方程的几何意义: 反映液流总机械能沿程变化的情况.也反映水头损失沿程变化的情况. 3.总水头线: 能量方程的几何意义: (1)总水头线总是沿程下降的(除非有外加能量) 总水头线的坡度.代表单位流程上的水头损失. 水力坡度J: 能量方程的几何意义: 水力坡度J: 当总水头线为曲线时, 当总水头线为直线时, 能量方程的几何意义: (2)测管水头线可沿程降低或升高.为什么? 测管水头线坡度JP: 水力学中规定:所有沿程下降的坡度为正,所以式中有一负号. 能量方程的几何意义: (3)在流速不变的流段内,测管水头线与总水头线平行.为什么? 能量方程的应用条件及注意事项: (1)必须是恒定流,且为不可压缩的均质流体. (2)作用于流体上的质量力只有重力,所研究的流体边界是静止的. (3)所取的两个过流断面一般应该是渐变流断面,但两个断面之间可以不是渐变流. (4)一般地,所取两个断面间没有流量的汇入和分出;也无能量的输入和输出. 能量方程的应用注意事项: 一般选在较低位置,使z≥0,各断面的z值应取同一基准面. (2)压强水头p/r,同一方程中应采用同一标准.一般用相对压强. (3)对于渐变流断面,断面上任意点的z+p/r=C,故取便于计算的点. 一般地,对于管流,取管轴中心线上的点为代表点.对于明渠,取表面上的点为代表点 (1)选择好基准面. 能量方程的应用注意事项: (4)严格地说,断面不同,其α不同,也≠1.0,但在实用上对渐变流大多数情况下,可令α1≈α2≈α≈1.0 (5)所选两断面中,一般应有一个断面包含所求的未知量. (6)应尽可能选择未知量较少的断面,这样易于求得过程的解. 例5.1文透里管是测量管道流量的装置,其结构如图示.通过测量得比压计液面高差(即断面1-1和2-2的测管水头差)为h,试计算管道的流量Q. 分析: * * 实际(粘性)流体 给出实际(粘性)流体的运动微分方程(N-S方程),在此基础上讨论元流和恒定总流的伯努利方程(能量方程),动量方程的推导以及它们的意义和应用 仅有连续性方程远远不能解决实际问题,如:作用力,能量问题等 5.1 粘性流体的运动方程:N-S方程 5.2 恒定元流的伯努利方程(能量方程) 5.3恒定总流的伯努利方程(能量方程) (5.1) N-S方程仅适用于牛顿流体,不可压缩的流体运动 实际流体的运动微分方程—纳维埃·斯托克斯方程(N-S方程) 在同一条流线上的任意两点1,2有: 对于实际流体,因具有粘滞性,流体在流动过程中内摩擦阻力作功而消耗了一部分机械