流体动力学基础(工程流体力学).ppt精选.pptVIP

* * * * * * * 习 题 1. 已知虹吸管的直径 d=150 mm , 布置形式如图所示，喷嘴出口直径d2=50 mm ，不计水头损失，求虹吸管的输水流量及管中 A、B、C、D 各点压强值。 解：（1）取喷嘴出口为基准，列1—1和2—2断面的能量方程： 习题 1 附 图 1 * 1 * 2. 风管直径 D=100 mm ,空气重度γ= 12N/m2，在直径 d＝50 mm 的喉部装一细管与水池相连，高差 H=150 mm ,当汞测压计中读数 时，开始从水池中将水吸入管中，问此时空气流量为多大？ 习题2附 图 1 * 1 * 3. 泄水管路如图所示，已知直径 汞比压计读数 ，不计阻力，求流量和压力表读数。 习题 3 附图 解：（1）取两个测压管接口处为1—1，2—2断面，并设两断面高差为 h 1 * 1 * 注：压力表测得数据为相对压强，工程上称之为表压。又表盘刻度常用 表示，应掌握其与 的关系。 1 * 4. 如图所示一弯管喷嘴，管径 D =75 mm ，喷嘴出口直径 d =25 mm ，压力表读数 ，求法点上、中、下螺栓的受力情况。四个螺栓对角中心距为 150 mm ，弯管及水重 100 N ，作用位置如图示。 习题 4 附 图 1 * 解：此题是以动量方程为主，连续性方程、能量方程、动量矩方程综合运用的问题。 （1）以弯管入口和出口截面以管壁面包围的流体为控制体，列 x 轴和 y 轴方向的动量方程。 习题 4 附 图 1 * 1 * 1 作业 4-1, 4-4, 4-20, 4-24, 4-7, 4-9, 4-10, 4-17, 4-26 * 1 * 1 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 能量方程与伯努利方程的比较 单位质量流体一维定常流动能量方程 有用功 比热能率 比轴功率 比摩擦功率 不考虑外界热量和做功！！！ 1. 可压缩流体绝热流动（ q=0, ws=wv=0, 忽略重力） 1 * 能量方程与伯努利方程的比较 2. 不可压缩粘性流体（Ws=Wv=0）水头形式 称为水头损失，与粘性耗散有关。 3. 不可压缩理想流体（伯努利方程） 1 §4-7 角动量定理 Moment Equation * 1 * 动量方程 确定 流体与边界之间作用力大小； 动量矩方程 确定 流体与边界之间作用力位置； 设 为某参考点至流体速度矢量 的作用点的矢径，则用此矢量 对动量方程两端进行矢性积运算，可得动量矩方程为 在一般力学中，一个物体单位时间内对转动轴的动量矩的变化，等于作用于此物体上所有外力对同一轴的力矩之和，这就是动量矩定理。 1 * 等式左端是控制体上合外力对于坐标原点的合力矩 。等式右端第一项是控制体内动量矩对时间的变化率。在定常流动时，第一项等于零。等式右端第二项是通过控制面流出与流入的流体动量矩之差，或通过控制面的净动量矩。 1．对定轴定常旋转流场，外力矩仅考虑轴距Ts，动量矩方程为 1 * 欧拉涡轮机方程(转子平面投影式） 3. 当控制体固结于匀速旋转的转子上时(忽略重力和表面力)，动量矩方程为 式中 为相对速度 向心加速度 柯氏加速度 惯性力 1 * 现以定转速的离心式水泵或风机为例来推导叶轮机中的定常流动的动量矩方程。 如图所示，取叶轮出、入口的圆柱面与叶轮侧壁之间的整个叶轮流动区域为控制体。 叶轮的速度三角形 1—入口； 2—出口； —牵连速度； —流体在叶轮内的相对速度； —流体的绝对速度。 1 * 假定叶轮叶片数目无限多，每个叶片的厚度均为无限薄，则流体在叶片间的相对速度必沿叶片型线的切线方向。于是将动量矩方程式用于叶轮机时，需用绝对速度代替质点速度。由于定常运动，故得叶轮机中的定常流动的动量矩方程 由上图中所示的速度三角形可以看出 因而动量矩可以写成 1 * 因为叶轮机的角速度为 故叶轮机的功率 或单位重量流体所作的功为 这是泵与风机的基本方程。它首先由欧拉在1754年得到，故又称欧拉方程。 对于涡轮类机械（如水轮机等），流体从叶轮外缘2流入内缘1，基本方程为 1 * [例] 混流式离心泵：固定控制体动量矩方程 已知: 一小型混流离心泵如图。d1=30mm，d2= 100 mm，b = 1