工程流体力学 流体流动的伯努利方程式 能量守恒.pptx

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3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律一、伯努利方程的推导 在微元管上沿流向取Ⅰ-Ⅰ到Ⅱ-Ⅱ两个断面,两个断面的高度和面积分别为z1、z2和dA1、dA2,两断面的流速和压强分别为u1、u2和p1、p2(1)外力做功情况 表面力,压力做功 在Ⅰ-Ⅰ面上压力做的功为正 在Ⅱ-Ⅱ面上压力做的功为负 质量力,重力做功(2)动能的变化3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律(2)动能的变化 带入,得控制体内流体动能的变化量等于dt时间内作用在流体上的所有外力做功的总和 3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的意义3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的意义项目 物理意义 :单位重量流体所具有的几何意义 e 机械能 总能头 动能 速度能头 压力势能 压力能头 z重力势能 位置能头 势能 测压管能头 3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律例题 如图示,试问当阀门开启时,所选断面中:(1)哪个断面处比位能最大?(2)哪个断面处比动能最大?(3)哪个断面处比压能最小?(4)关小阀门时,断面2-2, 3-3,4-4处的“c”、“p”如何 变化?3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用1.当伯努利方程应用于总流计算时的修正 动能修正系数的选取: 层流,α= 2;紊流,α= 1.05~1.1 工程上近似取α= 13.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用2、考虑流动损失的,实际流体流动计算的修正 在实际流体流动计算的时候,在伯努利方程中加上一项能头损失hw(两断面间的能头损失 ) 3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用3、伯努利方程的使用限制条件 定常流动。流场中各参数只随着位置的不同而变化,与时间无关整个流场所受的质量力只有重力流体为不可压缩流体各断面之间没有能量的输入和输出。能量的输入主要指水泵、风机等,而能量的输出主要指水轮机等设备 3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用3、伯努利方程的使用限制条件 定常流动。流场中各参数只随着位置的不同而变化,与时间无关整个流场所受的质量力只有重力流体为不可压缩流体各断面之间没有能量的输入和输出。能量的输入主要指水泵、风机等,而能量的输出主要指水轮机等设备 3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用4、伯努利方程的解题步骤及注意事项步骤:选取两有效断面(控制面)和一基准面(过流断面是与流线相垂直的断面);标明所选两断面的参数,“z”、“p”一般取断面中心的值, “c”为断面参数;列出所选两断面参数的伯努利关系式(方程),并简化方程;若方程中未知量多于方程数,则需根据条件再列方程联立求解注意事项:所选两断面应合适(a、断面应选在缓变流段; b、选取两有效断面的参数应包含待求量和具有最多的已知量)基准面只能是水平面;断面参数取值方法:z、c、p、α、hw...;列方程时,等式两边的压强必须同基准(同为绝对、相对压强或真空值)。3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用5.典型应用举例文丘里管(流量计)例题3-5 P88水平管道间有一收缩面,管道上装有两个开口测压管,管道截面直径为d1、d2,两测压管水头高差为h,求流经管道流体的流速和流量(不计流动损失)测压管变化为U型水银测压计,其他条件不变,求流经管道流体的流速和流量3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用5.典型应用举例文丘里管(流量计)管道倾斜放置,测压管变化为U型水银测压计,其他条件不变,求流经管道流体的流速和流量3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用5.典型应用举例 文丘里管(流量计) 【例3-6】 有一贮水装置如图所示,贮水池足够大,当阀门关闭时,压强计读数为2.8个大气压强。而当将阀门全开,水从管中流出时,压强计读数是0.6个大气压强,试求当水管直径d=12cm时,通过出口的体积流量(不计流动损失)。【解】 当阀门全开时列1-l、2-2截面的伯努利方程 当阀门关闭时,根据压强计的读数,应用流体静力学基本3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用5.典型应用举例 皮托管(流速计)例题【3-7】矩形风道,尺寸2000mm*1500mm,测压管两个开口位置较近,h=15mm,酒精密度905kg/m3,烟气密度1.73kg/m3,求烟气流速和流量。3.6流体流动的伯努利方程式—能量守恒定律二、伯努利方程的应用5.典型应用举例 喷射泵的工作原理例题【3-8】水经渐缩管高速射出,d1=200mm,d2=75mm。管道压力B的读0.1MPa,体积流量qv=0.08m3/s,不计流动损失(1)求腔室M的绝对压力

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