流体力学_03一元流体动力学基础概要.ppt

第三章 一元流体动力学基础 §3.1 ??描述流体运动的两种方法 拉格朗日法:这种通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法，称为拉格朗日法，其基本特点是追踪流体质点的运动。 全部速度分量可写为 加速度分量可写为 欧拉法：这样通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法，基本特点是以固定空间点为对象。 加速度分量 §3.2 恒定流和非恒定流 非恒定流 在流场中各点流速随时间变化，各点压强，粘性力和惯性力也随着速度的变化而变化。这种流速等物理量的空间分布与时间有关的流动称为非恒定流动。 流线的性质： 流线一般不相交 流线是光滑曲线或直线 流线的形状与固体边界的形状有关 断面小处，流速大、流线密 断面大处，流速小，流线疏 流量、断面平均流速 §3.6 恒定元流的能量方程 §3.7 过流断面的压强分布 §3.8 恒定总流的能量方程 势能积分 动能积分 能量损失积分 对于汇流情况，也可分别列出1、3及2、3的伯努利方程，同理可得总能量守恒的伯努利方程 （五）有机械能输入或输出时总流伯努利方程 沿总流两过流断面间装有水泵、风机或水轮机等装置，流体流经水泵或风机时将获得能量，流经水轮机时将失去能量。设流体获得或失去能量头为 ，则总流伯努利方程为 式中 前的正、负号，获得能量为正，失去能量为负。 §3.9 能量方程的应用 有一从水箱引水的管道，其管径d=20cm, 图中H=25m，水头损失为hwAB= ，求通过管道的流量。 文丘里流量计是一种量测管道中流量的设备。在管道中安装一段逐渐收缩后又逐渐扩散的管段，并在收缩段的前后断面各安装一根测压管。收缩段前后的管径为d1和d2。只需测出两测压管中的水面高差，即可求得通过管道的流量。试导出流量计的流量公式。 空化现象 根据伯努力能量方程，当流速增大时，压强减小，当压强达到或小于水温对应的汽化压强时，水将会迅速汽化，一部分液体转化为蒸汽，气泡随水流流入压强教高的区域而破灭，这种现象称为空化。 空化现象是我们在设计中必须注意避免的，空化具有很大的危害性。 §3.10 总水头线和测压管水头线 总水头线和测压管水头线的具体绘制： 1、选择基准面，即确定位压的计算起点； 2、求出起始断面的总水头和测压管水头； 3、分析确定沿程阻力损失和局部阻力损失； 4、列出起始断面与沿线各断面的能量方程； 5、连接各断面的总水头和测压管水头，即为要绘制的总水头线和测压管水头线。 例题分析： 3-10 §3.11 恒定气流能量方程式 应用恒定气流能量方程式方法和步骤 §3.12 总压线和全压线 总压线和势压线的具体绘制： §3.13 恒定流动量方程 动量定律：单位时间内物体的动量变化等于作用于该物体上外力的总和，即作用于物体的冲量等于物体的动量增量。 对于不可压缩流体，写为x，y，z方向的投影方程为： B点局部损失 沿程损失 入口阻力损失 位置水头线 基准线 总水头线 测压管水头 有 一 等 直 径 的 虹 吸 管： （1） 试 定 性 会 出 当 通 过 实 际 水 流 时 的 总 水 头 线 和 测 管 水 头 线； （2） 在 图 上 标 出 可 能 产 生 的 负 压 区； （3） 在 图 上 标 出 真 空 值 最 大 的 断 面。 （1） 总 水 头 线 和 测 压 管 水 头 线 （2） 全 部 都 可 能 为 负 压 区 （3）A－A 断 面 真 空 值 最 大 1）试 定 性 绘 出 当 实 际 水 流 通 过 图 示 管 道 时 的 总 水 头 线 和 测 压 管 水 头 线； 2〕 在 图 上 标 注 可 能 的 负 压 区； 3〕 在 图 上 标 注 真 空 值 最 大 的 断 面。 作业：3-19 虽然它是在不可压缩这样的流动模型基础上提出的，但在流速不高(小于68m／s)，压强变化不大的情况下，同样可以应用于气体。 当能量方程用于气体流动时，由于水头概念没有像液体流动那样明确具体，我们将方样各项乘以容重γ，转变为压强的因次。 对于气体流动，特别是在高差较大，气体容重和空气容重不等的情况下，必须考虑大气压强因高度不同的差异。此时l、2断面绝对压强和相对压强的关系将不同。如图3-31所示。 设断面在高程为Z1处，大气压强为pa；在高程为Z2的断面，大气压强将减至pa-γa(Z2—Z1)。如果1断面绝对压强p1