[工学]材料加工冶金传输原理课件吴树森.ppt

第3章 流体动力学 例： 如图，d1=2.5cm,d2=5cm,d3=10cm。1）当流量为 4L/s时，求各管段的平均流速。2）旋转阀门，使流 量增加至8L/s时，平均流速如何变化？ 2) 各断面流速比例保持不变， Q=8L/s,即流量增加为2倍，则各断面流速亦加至2倍。即 V1=16.32m/s， V2=4.08m/s， V3=1.02m/s 例： 断面为50×50cm2的送风管，通过 a，b，c，d四个40×40cm2 的送风口向室内输送空气， 送风口气流平均速度均为5m/s， 求：通过送风管1-1，2-2，3-3各断面的流速和流量。 解：每一送风口流量　Q＝0.4×0.4×5=0.8m3/s Q0＝4Q＝3.2m3/s　　根据连续性方程 Q0＝Q１＋Q　　　　　　　　　 Q１＝Q0－Q＝3Q＝2.4m3/s Q0＝Q２＋2Q Q２＝Q0－2Q＝2Q＝1.6m3/s Q0＝Q3＋3Q Q3＝Q0－3Q＝0.8m3/s 各断面流速 二、伯努利方程应用时特别注意的几个问题 (1) 弄清题意,看清已知什么,求解什么,是简单的 流动问题,还是既有流动问题又有流体静力学问题。 (2) 选好有效截面,选择合适的有效截面,应包括问 题中所求的参数,同时使已知参数尽可能多。通常对于 从大容器流出,流入大气或者从一个大容器流入另一个 大容器,有效截面通常选在大容器的自由液面或者大气 出口截面,因为该有效截面的压强为大气压强,对于大 容器自由液面,速度可以视为零来处理。 （2） 不可压缩流体恒定总流动量方程? 式中： ∑F——作用于控制体积内流体的所有外力矢量和。该外力包括： ???????????? （1）作用在该控制体内所有流体质点的质量力； （2）作用在该控制体面上的所有表面力（动水压力、切力）； ???????????? （3）四周边界对水流的总作用力。 ?????????? (3) 选好基准面,基准面原则上可以选在任何位置, 但选择得当,可使解题大大简化,通常选在管轴线的水 平面或自由液面,要注意的是,基准面必须选为水平面. (4) 求解流量时，一般要结合一维流动的连续性方 程求解。伯努利方程的p1和p2应为同一度量单位，同 为绝对压强或者同为相对压强，p1和p2的问题与静力 学中的处理完全相同。 (5) 有效截面上的参数，如速度、位置高度和压强 应为同一点的，绝对不许在式中取有效截面上Ａ点的 压强，又取同一有效截面上另一点Ｂ的速度。 在许多工程实际问题中，可以不必考虑流体内部 的详细流动过程，而只需求解流体边界上流体与固体 的相互作用，这时常常应用动量定理直接求解显得十 分方便。例如求弯管中流动的流体对弯管的作用力， 以及计算射流冲击力等。由于不需要了解流体内部的 流动型式，所以不论对理想流体还是实际流体，可压 缩流体还是不可压缩流体，动量定理都能适用。 第七节　恒定流动量方程 将质点系动量定理应用于流体系统的运动，可以导出流体运动的动量方程。作用于物体所有外力的合力与作用时间的乘积称为冲量，由动量定理，作用于物体的冲量等于物体动量的增量，即 在恒定总流中，取l和2两渐变流断面。dt时间内两段面间流段从1-2处流至1‘-2 ’。由于是恒定流，dt时段前后的动量变化，应为流段新占有的2—2’体积内的流体所具有的动量减流段退出的1—1’体积内流体所具有的动量；而dt前后流段共有的空间1-2内的流体，尽管不是同一部分流体，但它们在相同点的流速大小和方向相同，密度也未改变，因此，动量相同。动量增量为： 由动量定律得： (1)? 不可压缩流体恒定元流动量方程 计算时?可取为1.0。 不可压缩流体恒定流,有 且 ， 则有 实际流速的不均匀分布使上式存在着计算误差，为此。以动量修正系数修正。为实际动量和按照平均流速计算的动量的比值。即 判断：动量方程中只有力是有方向的，流速v可以 以标量表示。答案 错 微元体受力分析（续）： 垂直于 y轴的两个平面 0 y x z 实际流体微小平行六面体 后面 前面 3.4 实际流体动量传输方程——纳维尔-斯托克斯方程 微元体受力分析（续）： 垂直于 z轴的两个平面 0 y x z 实际流体微小平行六面体 底面 顶面 3.4 实际流体动量传输方程——纳维尔-斯托克斯方程 0 y x z 实际流体微小平行六面体 微元体受力分析（续）： 综上所述，实际流体受力如下图所示 3.4 实际流体动量传输方程——纳维尔-斯托克斯方程 0 y x z 微小平行六面体在x方向受力分析 3.4 实际流体动量传