工程水力计算 恒定总流的连续性方程、恒定总流的能量方程、恒定总流的动量方程、水流运动的基本原理介绍 项目三水流运动的基本原理介绍.ppt

3.3.1、理想液体微小流束的能量方程 这是水力学中普遍使用的伯努利方程 任意两个断面 ——不可压缩实理想体恒定流微小流束的能量方程式 上式表明：在不可压缩理想液体恒定流情况下，微小流束内不同过水断面上，单位重量液体所具有的机械能保持相等（守恒）。 3.2 恒定总流连续性方程 3.3.2、微小流速能量方程式的物理意义 测压管水头 总水头 位置水头 压强水头 流速水头 单位位能 单位压能 单位动能 单位总机械能 3.2 恒定总流连续性方程 ——单位重量液体从断面1-1流至断面2-2所损失的能量，称为水头损失。 3.3.3、实际液体恒定流微小流束的能量方程式 0 0 1 2 3.2 恒定总流连续性方程 ?3.4.1、 恒定总流的能量方程 总流是无数元流的累加 恒定元流 恒定总流 3.2 恒定总流连续性方程 第一类积分：均匀流或渐变流过水断面上 第二类积分：用断面平均流速 v 代替实际流速 u，动能修正系数,1.05~1.1 第三类积分：取平均的hw 3.2 恒定总流连续性方程 分析水力计算问题最常用也是最重要的方程式 实际液体恒定总流的能量方程 3.2 恒定总流连续性方程 3.4 恒定总流能量方程 3.4.2、能量方程的意义 ——单位重量液体所具有的位置势能或位置水头（简称单位势能） ——单位重量液体所具有的压强势能或压强水头（简称单位压能） ——单位重量液体所具有的总势能或测压管水头（简称单位势能） ——单位重量液体所具有的动能或流速水头（简称单位动能） 表示能量的平衡关系。 水流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 ——单位重量液体所具有的总机械能或总水头（简称单位总机械能） 3.4 恒定总流能量方程 3.4.3、恒定总流能量方程的几何表示——水头线 3.4 恒定总流能量方程 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 3.4 恒定总流能量方程 3.5 能量方程的应用条件及注意点 3.5.1、能量方程的应用条件 必须是恒定流， 液体不可压缩 计算断面本身应满足均匀流或渐变流的条件 质量力只有重力，无惯性力 两断面间没有流量的汇入或者分出 3.5.2、应用能量方程式的注意点 （1）选取高程基准面； （2）选取两过水断面； 所选断面上水流应符合渐变流的条件，但两个断面之间，水流可以不是渐变流。 （3）选取计算代表点； （4）选取压强基准面； （5）动能修正系数一般取值为1.0。 3.5 能量方程的应用条件及注意点 ?3.5.3、 有能量输入或输出的能量方程 Hm——1、2 断面之间单位重量液体从水力机械获得（取+号，如水泵）或给出（取-号，如水轮机）的能量 3.5 能量方程的应用条件及注意点 3.5.4、 对有流量分出或汇入的能量方程式 分流的能量方程 合流的能量方程 3.5 能量方程的应用条件及注意点 3.6 能量方程的应用举例 3.6.1、毕托管测流速的应用 在工程实际中，常常需要来测量某管道中流体流速的大小，然后求出管道的平均流速，从而得到管道中的流量，要测量管道中流体的速度，可采用毕托管来进行，其测量原理如图所示。 实际使用中，在测得 h，计算流速 u 时，还要加上毕托管修正系数c，即 V B A Z Z 毕托管测速原理图 3.6 能量方程的应用举例 3.6.2、文得里流量计的应用 1 1 2 2 收缩段 喉管 扩散段 h h1 h2 以管轴线为高程基准面，暂不计水头损失， 对1-1、2-2断面列能量方程式： 3.6 能量方程的应用举例 由连续性方程式可得： 或 代入能量方程式，整理得： 则 若考虑水头损失，实际流量会减小，则 当水管直径及喉管直径确定后，K为一定值，可以预先算出来。 μ ——称为文丘里管的流量系数，一般约为0.95-0.98 3.6 能量方程的应用举例 实测资料表明：充分收缩的圆形锐缘小孔口出流时： 3.6.3、恒定的孔口出流 1.恒定薄壁小孔口的自由出流 3.6 能量方程的应用举例 2.恒定薄壁小孔口的淹没出流 3.6 能量方程的应用举例 3.6.4、恒定的管嘴出流 1.恒定的管嘴自由出流 管嘴类型 圆锥形收敛管嘴 流线型管嘴 圆柱形外管嘴 3.6 能量方程的应用举例 2.恒定的管嘴淹没出流 3.6 能量方程的应用举例 3.7.1、按照动量守恒定律 微小流束动量： 动量定律：单位时间内，物体动量的增量等于物体所受的合外力 1′ 1′ 2′ 2′ 1 1 2 2 t时刻 t+△t时刻 dA1 u1 u2 dA2 u1△t 3.6