2.流体运动的流束理论描述.ppt

第二章 液体运动的流束理论 §2.6 恒定总流的动量方程 一 实际液体恒定总流动量方程 1-1`断面质量为 1-1`断面动量为 1-1`总动量为 对上式用积分中值定理积分并用断面平均流速代替点流速，并引入动量修正系数 第二章 液体运动的流束理论 §2.6 恒定总流的动量方程 一 实际液体恒定总流动量方程 对上式用积分中值定理积分并用断面平均流速代替点流速，并引入动量修正系数 同理可得 第二章 液体运动的流束理论 §2.6 恒定总流的动量方程 一 实际液体恒定总流动量方程 质量守恒 动量差 单位时间动量变化 恒定总流动量方程 第二章 液体运动的流束理论 §2.6 恒定总流的动量方程 一 实际液体恒定总流动量方程 直角坐标系动量方程式投影 第二章 液体运动的流束理论 §2.6 恒定总流的动量方程 一 实际液体恒定总流动量方程 上面的推导虽然是对一元流的方程，但事实是，动量方程可以推广到流场中任意选取的隔离控制体,将所有矢量都同时投影在同一投影轴上 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 一 应用动量方程解题步骤 1．首先要取隔离控制体，理论上是可以任意选取的，为了计算方便，一般取研究体的边界为控制体边界，对于明渠既有固体边界，又有自由液面作为控制体的边界，控制体的横向边界一般取过流断面，所以控制体的边界包括：固体边界，自由液面，和过流断面。 2．分析受力，在隔离体上标出所有的受力。一般情况有过流断面的动水总压力，固体边界对隔离体的作用力，流体的自重，固体边界对流体的摩擦阻力。 3．选定坐标系，假设未知力方向，列动量方程，使方程中包括未知力，而且只能有一个未知力（如果有几个未知力时，还需列能量方程和连续性方程）。 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 一 应用动量方程解题步骤 4．应用动量方程时注意点：方程中动量的变化，必须是输出的动量减输入的动量，不可颠倒，方程中的所有矢量与选定的坐标系方向相同的为正，不同的为负，假设的未知力如果求得的结果为正，实际结果与假设方向相同，否则方向相反，坐标系的选取应使未知数个数最少。 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 二 工程应用 1.流体对弯管的作用 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 二 工程应用 1.流体对弯管的作用 合力 夹角 所以在管道输水工程中，管子转弯的地方都设了镇墩来减缓管道的压力。 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 二 工程应用 2.射流冲击固定表面的作用力 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 二 工程应用 3.水流对溢流坝的水平总作用力 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 三 工程应用 3.水流对溢流坝的水平总作用力 沿x方向的动量方程 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 二 工程应用 3.水流对溢流坝的水平总作用力 Fx包括了上游坝面和下游坝面水平作用力总和。 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 三例题 如图所示管中喷出的射流冲击在凹形圆板中间高出部分，均匀散开。已知重要条件如下： 求： 1、射流对板的作用力。 2、当板以速为期不远m/s向右匀速运动时，板对水的作用力。 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 三例题 解：取1-1与2-2断面之间流体为隔离体 由于两断面在同一水平面上，因此位置高度相同，又压强均为大气压，故由能量方程可得： 连续性方程 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 三例题 由于叶片对称，y方向无作用力，设叶片对水流的作用为Rx, 写出x方向的动量方程 （1）当角度为1800 时力最大。 （2）平板量900 第二章 液体运动的流束理论 §2.7 恒定总流的动量方程应用 三例题 当板向右运动时设速度为uv,式中的速度用相对速度(v-u)代入，流量为A（v-u）,A为喷嘴出口的断面积。 例题 有一水平放置的管道（如图）。管径d1=10cm，d2=5cm。管中流量qv=10L/s。断面1处测管高度h=2m。不计管道收缩段的水头损失。取动能校正系数均为1。求水流作用于收缩段管壁上的力。 作业 思考题全部 习题：1、4、6、9、10、12、14、21、22、23 第二章 液体运动的流束理论 四 实际流体总流的伯努里方程 在前面的能量方程式推导过程中应用了各种限制条件，所以在解决工程问题应用能量方程时有一些限制条件需要重复说明一下： 流体是恒定流 不可压缩流体 作用于被研究的流体上的质量力只有重力，没有惯性力。 所