流体力学第04章流体动力学基础方案.ppt

* 3．在计算过水断面的测压管水头值 时，可以选取过水断面上任意点来计算，以计算方便为宜。对于管道一般可选管轴中心点来计算较为方便，对于明渠一般在自由表面上选一点来计算比较方便。 4．不同过水断面上的动能修正系数 与 严格讲来是不相等的，且不等于1，实用上对渐变流多数情况可令 = =1，但在某些特殊情况下，其值需根据具体情况酌定。 * 能量方程应用举例 1、毕托管测流速 弯管前端封闭，侧面 孔置于测点A，水面 上升高度h1，则A点 处水流总能量 ；同一弯 管侧面不开孔，前端开孔，置于A点，受弯管水流阻挡，流速变零，动能全部转化为压能，故H=h2，则可得 * 修正原因： （1）．两个小孔的位置不同。 （2）．毕托管放入水流中所产生的扰动影响。 称为毕托管的校正系数，一般 约为0.98- 1.0。 * * 2、文丘里流量计 文丘里是测量管道中流量大小的一种装置，由两段锥形管和一段较细的管子相联结而成。前面部分为收缩段，中间叫喉管，后面部分叫扩散段。 对1-1和2-2断面写 总流的能量方程。 不计水头损失有 而 * 由于1－2断面之间有能量损失，实际流量要比上述值偏小，这个误差一般用文丘里管流量系数来改正，即 流量系数 约为0.95～0.98，一般通过试验率定获得。 所以有 因此通过文丘里流量计的流量为 式中 * 例 有一直径缓慢变化的锥形水管（如图），1-1断面处直径d1为0.15m，中心点A的相对压强为7.2kpa，2-2断面处直径d2为0.3m，中心点B的相对压强为6.1kpa,断面平均流速 为1.5m/s，A、B两点高差为1米，试判别管中水流方向，并求1、2两断面的水头损失。 * 因 ， 管中水流应从A流向B。 水头损失 * 第五节 恒定总流的动量方程 质点系运动的动量定律：质点系的动量在某一方向的变化，等于作用于该质点系上所有外力的冲量在同一方向上投影的代数和。 今在恒定总流中，取出某一 流段来研究。该流段两端过 水断面为1-1及2-2。经微小 时 段dt后，设原流段1-2移 至新 的位置1`-2`。流段内 动量的变化 应等于1`-2`与1-2流段内液体的 动量P1`-2`和P1-2之差。 * 有 而 故有 任取一微小流束MN，微小流束1-1`流段内液体的动量 。对断面A1积分有 同理 采用断面平均流速v代替u，有 * 其中 动量修正系数是表示单位时间内通过断面的实际动量与单位时间内以相应的断面平均流速通过的动量的比值。常采用 ，因为 故有： 于是得恒定总流的动量方程为： 在直角坐标系中 的投影为： * 上述动量方程可推广应用于流场中任意选取的封闭体。 如图所示分叉管路，当对分叉段 水流应用动量方程，可以把沿管壁以及上下游过水断面所组成的封闭体作为控制体，此时该封闭体的动量方程为 * 应用动量方程式时要注意以下各点： 1．动量方程式是矢量式，因此，必须首先选定投影轴，标明正方向，其选择以计算方便为宜。 2．控制体一般取整个总流的边界作为控制体边界，横向边界一般都是取过水断面。 3．动量方程式的左端，必须是输出的动量减去输入的动量，不可颠倒。 * 4．对欲求的未知力，可以暂时假定一个方向，若所求得该力的计算值为正，表明原假定方向正确，若所求得的值为负，表明与原假定方向相反。 5．动量方程只能求解一个未知数，若方程中未知数多于一个时，必须借助于和其