伯努利方程及其工程应用.pptVIP

第3章 流体动力学及其工程应用 上次课内容回顾 理想流体微小流束的伯利努方程 考虑损失 实际流体微小流束的伯利努方程 积分 实际流体总流的伯努利方程： 物理意义——能量 几何意义——水头 3.7.2 伯努利方程式的工程应用 基本内容：1、测量流速与流量的仪表；2、虹吸现象；3、孔口、管嘴的出流问题。重点：分析方法 一、测量流速与流量的仪表 20世纪90年代以后出现的新流动测量技术：1、热线热膜风速仪（简称HWFA)2、激光风速仪（LDV或LDA）3、相位多普勒技术——两相流测量仪器4、粒子成像速度仪——流场显示技术 已知：主管路直径D，喉管直径d；定常流条件下，测压管水头差为 ，推导管路中实际水流量Q 的计算式。 除文丘里流量计外，工程上常用的还有孔板流量计和喷嘴流量计，它们都属于节流式流量计。 孔口、管嘴：流体输送过程中测定过流能力的泄流装置。孔口、管嘴出流：工程上常见的水力现象。孔口出流（Orifice Flow)：在容器壁上开一个形状规则的孔，液体经孔口流出的水力现象。（如蓄水池排水口出流） 薄壁孔口： 厚壁孔口： ，按管嘴考虑。  管嘴出流：分为圆柱形管嘴(图a)、圆锥形管嘴(图b)、流线形管嘴(图c)三种。 管嘴出流基本问题: 计算流速和流量 管嘴出流与孔口出流流速和流量计算式相同，只是流量系数不同。 管嘴出流的流动特点：流体进入管嘴后，先在管内收缩，在收缩断面处，流体与管壁分离，形成漩涡区，而后再逐渐扩张以致充满管嘴而流出。 由于在管嘴收缩断面处存在真空，如同水泵一样，对液流产生抽吸作用，因此在容器孔口上加上一段管嘴有增大出流量的作用。 对水来说，防止接近汽化压力而允许的真空度不应超过7m水柱，则圆柱形外管嘴的作用水头H0的极限值是 圆柱形外管嘴的正常工作条件是： (1)收缩断面处的真空度 ?7m水柱，或作用水头H0≤9m； (2)管嘴长度 =（3~4）d。 小结： * * 如图，对1、2两点列出伯努利方程： ——动压（dynamical pressure) ——静压（static pressure） 测压管 测速管 驻点2点处的压强为 液体在弯管内上升的高度为 驻点 、毕托管(Pitot Tube) 全压 式中 ——流速修正系数，取决于毕托管的外形尺寸 和加工精度，其值由实验确定，一般取 ——两测压管内液柱高差。 实际流速 液体中某点的流速： 迎流孔 顺流孔 接差压计 尾柄 头部 如果测量气流速度 ——管道中气体密度 新型流速测量技术： 现代流体力学、空气动力学、热力学、水力学、生态学、以及环境工程、化工工程、航空航天工程、水利水电工程、热能工程、燃烧工程、石油工程等都提出了一系列复杂的流动问题。其中包括高速流、低速流、旋转流、涡流、管道流、燃烧流、振荡流、反向流、两相流等，这些都需要新的测量方法和测量工具，要求新的测量技术和仪器能够适应由单点向多点、平面向空间、稳态向瞬态、单相向多相发展。 对过水断面1－1和2－2列出理想流体的伯努力方程 化简得　　 　　 运用连续性方程 、文丘里流量计（Venturi Meter) 得主管道流速 实际流量 理想情况下的流量 式中 ——流量系数，主要与管子材料、尺寸、加工精 度、安装质量、流体的黏性及其运动速度等 因素有关， ——结构常数。 文丘里流量计在工程中已得到广泛应用，为了使测得的流量值更接近实际流量，使用时还应注意一些问题： 孔板流量计 喷嘴流量计 工程上常用的流量计还有转子流量计、靶式流量计、电磁流量计、超声流量计等。 涡轮流量变送器 1 1 2 2 O O 3 3 二、虹吸现象 H 虹吸原理：如图，对1—1，2—2断面列伯努利方程 由于 ，所以 ； ，并取 ，则上式变成 虹吸原理在生产、生活中的应用 1、黄河汲水灌溉 2、高位水箱引水 3、抽水马桶 想一想虹吸原理在生产生活中还有哪些应用？ 将上式就 加以整理 出流量 取虹吸管最高点所在断面为3—3，对1—1、3—3再列伯努利方程，可知，虹吸管断面3—3处将产生负压。 应用虹吸管输水，