[工学]流体力学第三章 6-8节课件.ppt

动能定理：运动物体在某一时段内动能的增量等于各外力对物体所作的功之和 动能的增量 重力作功： 压力作功： 皮托管测速仪 在工程实际中，常常需要来测量某管道中流体流速的大小，然后求出管道的平均流速，从而得到管道中的流量，要测量管道中流体的速度，可采用皮托管来进行，其测量原理如图所示。 在液体管道的某一截面处装有一个测压管和一根两端开口弯成直角的玻璃管（称为测速管）。 上节课的内容回顾 对动能修正系数的说明： （4）渐变流的特性： （4）渐变流的特性： 式中，各项值都是断面值，它的物理意义，水头名称，和能量解释，如下： Z是断面对于选定基准面的高度，流体力学中称为位置水头， 表示单位重量流体的位置势能，称为单位位能。 p/γ是断面压强作用使流体沿测压管所能上升的高度， 流体力学中称为压强水头，表示单位重量流体的压强势能，称为单位压能。 u2/2g是断面流速u为初速的铅直上升射流所能达到的理论高度， 流体力学中称为速度水头，表示单位重量流体的动能，称为单位动能。 前两项相加，以Hp表示： （3-6-4） 表示断面测压管水面相对于基准面的高度，称为测压管水头， 表示单位重量流体所具有的势能称为单位势能。 三项相加，以H表示： （3-6-5） 称为总水头，表示单位重量流体所具有的总能量，称为单位总能量。 单位重量流体相对于某基 准面所具有的位能 元流过流断面上某点相对于某 基准面的位置高度/位置水头 物理意义 几何意义 单位重量流体所具有的压能 压强水头 单位重量流体所具有的总势能 测压管水头 单位重量流体所具有的动能 速度水头 单位重量流体所具有的总机械能 总水头 单位重量流体的能量损失 损失水头 恒定元流能量方程的物理意义 实际液体恒定元流的能量方程式 ——单位重量液体从断面1-1流至断面2-2所损失的能量，称为水头损失。 0 0 1 2 §3.8 实际液体恒定总流的能量方程 §3.8 实际液体恒定总流的能量方程 将构成总流的所有微小流束的能量方程式叠加起来，即为总流的能量方程式。 均匀流或渐变流过水断面上 动能修正系数,1.05~1.1 取平均的hw V→u， §3.8 实际液体恒定总流的能量方程 2 0 0 1 1 2 实际液体恒定总流的能量方程式表明：水流总是从水头大处流向水头小处；或水流总是从单位机械能大处流向单位机械能小处。 总水头线 测压管水头线 实际液体总流的总水头线必定是一条逐渐下降的线，而测压管水头线则可能是下降的线也可能是上升的线甚至可能是一条水平线。 水力坡度J——单位长度流程上的水头损失， 测管坡度 前进 方程式的物理意义： 水力坡度 称为水力坡度 水头线的斜率冠以负号 测压管坡度 称为测压管坡度 应用能量方程式的条件： （1）恒定流； （2）质量力只有重力； (3) 不可压缩流体； （4）在所选取的两个过水断面上，水流应符合渐变流的条件，但所取的两个断面之间，水流可以不是渐变流； （5）在所取的两个过水断面之间，流量保持不变，其间没有流量加入或分出。若有分支，则应对第一支水流建立能量方程式，例如图示有支流的情况下,能量方程为： （6）流程中途没有能量H输入或输出。若有，则能量方程式应为： Q1 Q2 Q3 1 1 2 2 3 3 * * * 主要内容： §3–1描述液体运动的两种方法 §3–4一元流动模型 §3–5恒定一元流的连续性方程式 §3–7过流断面的压强分布 §3–9能量方程的应用举例 §3–2恒定流动和非恒定流动 §3–3流线和迹线 §3–6恒定元流能量方程 §3–8恒定总流能量方程式 §3.6 恒定元流能量方程 3.6.1理想液体恒定元流能量方程 理想流体恒定元流能量方程 方程式的物理意义 0 0 1 2 位置水头 压强水头 流速水头 测压管水头 总水头 单位位能 单位压能 单位动能 单位势能 单位总机械能 表明：在不可压缩理想液体恒定流情况下，元流内不同过水断面上，单位重量液体所具有的机械能保持相等（守恒）。 该方程的适用范围是：理想不可压缩均质流体在重力作用下作定常流动，并沿同一流线（或微元流束）在特殊情况下，绝对静止流体V=0，由式(3-34)可以得到静力学基本方程 2. 方程的物理意义和几何意义 为了进一步理解理想流体微元流束的伯努利方程，现来叙述该方程的物理意义和几何意义。 1）物理意义 z———单位重量流体所具有的位势能； p/(ρg)—