流体流动3-流体动力学精要.ppt

4-1 定态流动与非定态流动 4-2 流量与流速 二、柏努利方程的讨论 （1）若流体处于静止，u=0，Σhf=0，We=0，则柏努利方程变为 　　说明柏努利方程即表示流体的运动规律,也表示流体静止状态的规律。 （2）理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数，即 4-4 柏努利方程－定常流动的能量衡算 4-4 柏努利方程－定常流动的能量衡算 （3）zg、 、 ——某截面上单位质量流体所具有的位能、静压能和动能 ； We——在两截面间单位质量流体获得的能量，可视作流体输送设备对单位质量流体做的有效功，是决定流体输送设备的重要数据。 有效功率 ： 单位：J/S或W 表示单位时间输送设备对流体所做的有效功。 （4）柏努利方程式适用于不可压缩性流体。 对于可压缩性流体，当 时，仍可用该方程计算，但式中的密度ρ应以两截面的平均密度ρm=(ρ1+ρ2)/2代替。 （5）方程中等式两端的压强能项中的压强p可以同时使用绝压或同时使用表压，视计算要求而定。 4-4 柏努利方程－定常流动的能量衡算 容器间的相对位置等(z)； 管内流体的流量(u)； 管路中流体的压力(p1)； 输送设备的有效功率(Ne)。 *利用柏努利方程与连续性方程，可以确定： 4-5 柏努利方程的应用 * * * * * * * * * * * * * * 第四节 流　体　动　力　学  任课教师：段益琴 * 本节内容提要 流体流动的宏观规律及不同形式能量的转化等问题，其中包括： （1）质量守恒定律——连续性方程 （2）能量守恒守恒定律——柏努利方程 注意推导思路,适用条件,物理意义,工程应用。 * 本节学习要求 学会用两个方程解决流体流动的有关计算。 管内流动 明渠流动 本课程仅介绍 管内流动 不锈钢管的分类： 不锈钢管分无缝钢管和焊接钢管（有缝管）两大类。 按断面形状又可分为圆管和异形管，广泛应用的是圆形钢管，但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形钢管。 1. 定态流动 在流动空间的各点上，流体的流速、压强 等所有流动参数仅随空间位置变化，而不随时 间变化。 2.非定态流动 在流动空间的各点上，流体的流速、压强 等所有流动参数既随空间位置变化，也随时间 变化。 1. 体积流量qv,s或qv,h 单位时间内流经管道任意截面的流体体积。 qV,s——m3/s;　　qV,h——m3/h 2.质量流量qm,s或qm,h 单位时间内流经管道任意截面的流体质量。 qm,s——kg/s;　　qm,h——kg/h。 二者关系 qm,s＝ρqV,s , qm,h＝ρqV,h　　 一、流量 二、流速 2. 质量流速G 单位时间内流经管道单位径向截面积的流体质量。 平均流速u 　　单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离 （局部流速不相等，壁面处为0，通道中心最大）。 4-2 流量与流速 流量qV,s一般由生产任务决定 流速选择： 3.管道直径的估算 u u适宜 费 用 总费用 设备费 操作费 管道为圆形 ↑→ di ↓ →设备费用↓ 流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑ 均衡考虑 4-2 流量与流速 例１-６ (P18) 对于定常流动(Steady State Flow)系统，任一截面上的流速、密度、压强等物理参数均不随时间而变。在管路中流体没有增加和漏失的情况下： 推广至任意截面 ——连续性方程 1 1? 2? 2 4-3 连续性方程－定常流动的物料衡算 不可压缩性流体， 圆形管道 ： 即不可压缩流体在管路中任意截面的流速与管内径的平方成反比 。 ——连续性方程 ——连续性方程 4-3 连续性方程－定常流动的物料衡算 以上连续性方程是流体定常流动的物料衡算式。反映出qm,s、qV,s、u、ρ、A之间的相互关系。 ——连续性方程 ——连续性方程 ——连续性方程 4-3 连续性方程－定常流动的物料衡算 例１-7 (P19) 作业：１-7 (P61) 一、柏努利方程 （一）理想流体定常流动时的机械能衡算 4-4 柏努利方程－定常流动的能量衡算 p1, u1 z1 z2 1 1? 2 2? 0 0? 衡算范围： 1-1′、2-2′截面以及管内壁所围成的空间 衡算基准：1kg流体 基准面：0-0′水平面 1．位能:流体受重力作用在不同高度所具有的能量。 由此可看出，其大小与所取基准有关！ 2．动能:流体以一定速度流动，便具有