《流体力学与流体机械 第2版》课件 王贞涛 第1--6章 绪论、 流体静力学--- 粘性不可压缩流体的管内流动.ppt

*七：伯努利方程的应用1．毕托管1）驻点压强（总压强）、静压强、动压强*2）测速原理对1、2两点列伯努利方程（理想流体、微小流束的B.E）*2．文丘里管文丘里管是用在工业管路、实验管路上测量流量的装置。它由收缩段、喉部和扩散段三部分组成。两端通过法兰和管路连接。收缩角：扩散角：喉部：长度为d*3．孔板流量计对孔板前的截面1和射流最小截面2应用总流的伯努利方程，得：*4．堰板流量计堰板流量计用于测量渠道或实验水槽中的流量。水越过一块具有切口的薄板而漫溢的流动称为堰流。堰板的切口有矩形、三角形和梯形等。堰口上方水舌的速度是不均匀的，取z轴如图所示，堰顶处为z=0，求水舌中任意高度处z的流速u。假定水舌的压强近似等于大气压,沿任一条流线的伯努利方程为：*对矩形堰，流量为：（假定堰顶水位=H）*第四节动量方程（一元、定常、不可压缩流体）一、方程推导质点系动量定理取控制体和坐标系（图）控制体由1、2两个过流断面和边界组成，对控制体内的流体应用质点系的动量定理：*t时刻动量t+△t时刻动量动量变化定常流动*动量定理动量方程应用时注意：1）动量方程是矢量方程，为方便计算，应选择一个适宜的坐标系，求出各项的投影值。2）选择一个合适的控制体，使二个过水断面，既紧接动量变化的急变流段，又都在渐变流区域，以便计算动水压强p1,p2。3）方程中合力是外界对流体的力，而不是流体对固体的作用力。分析作用力时注意不要遗漏，同时考虑可以忽略的力。*二、动量方程的应用1．水流对弯管的作用力（水平放置）图示一弯管，进出口过流断面面积分别为A1、A2，设水流量为Q，求水流对弯管的作用力，即求固定此弯管所需要的力。（角度、压力、速度均已知）1）建立图示坐标系；2）取控制体（虚线），对控制体中流体系统进行讨论；3）列动量方程（动量修正系数=1.0）*4）受力分析控制内内部流体受到的外力有：上下游压力，管壁的作用力*2．自由射流的冲击力自由射流：从有压喷管或者孔口射入大气的一股流束。其特点是流束上的流体压强均为大气压。*连续性方程动量方程*第五节动量矩方程一、方程的建立分别代表从某固定点到过流断面1，2及外力作用点的矢径。则由动量矩定理则动量矩方程上式说明：单位时间内流出、流入控制面的动量矩之差作用在控制体内流体上所有外力对同一点力矩的矢量和。*二、叶轮机械欧拉方程叶轮中假设叶片数无穷大，液体无粘性，则其绝对运动是定常的。叶轮对液体所作的功率叶轮对单位重量液体所作的功*三、洒水器解：取固定于地球的坐标系，则：流入动量对转矩的矩为零*流体力学的研究理论分析数值计算实验研究原型实验模型实验在模型上进行试验，得到所需要的实验数据，再换算到实物上去。这样自然就产生了实物和模型之间的相似问题以及数据换算问题。相似理论第五章相似理论与量纲分析*第一节相似理论表征流体流动的物理量具有各种不同的性质，主要有三种：表示流场几何形状的，表征运动状态的以及表征流体受力状况的物理量。这三种物理量的相似对应着就是我们相似理论中的几何相似、运动相似、和动力相似，统称为力学相似。力学相似几何相似运动相似动力相似初始条件与边界条件一、力学相似*1.几何相似几何相似是指模型流动与原型（实物）流动有相似的边界形状，一切对应的线性尺寸成同一比例，对应角相等。*2.运动相似在满足几何相似的两个流动中，流场中对应时刻对应点的速度方向相同，而且大小成同一比例。即两个流动（模型和原型）的速度场相似。*3.动力相似动力相似是指模型流动与原型流动受同种外力作用而且对应点上力的方向相同，大小成同一比例。*4．初始条件和边界条件相似二、相似准则长度比例尺、速度比例尺，力的比例尺等应遵循一定的约束关系，把这种表达流动相似的约束关系称为相似准则。几何相似是运动相似和动力相似的前提和依据，动力相似是决定两流动相似的主导因素，运动相似是几何相似和动力相似的表现。因此，在几何相似的前提下，要保证流动相似，主要看动力相似。两个动力相似的流动中，不管对于那一类的外力，牛顿数必然保持相等。*1．重力相似准则代表了惯性力与重力之比,称为弗劳德数。2．压力相似准则代表压力与惯性力比，称为欧拉数。3．粘性力相似准则代表惯性力与粘性力之比，称为雷诺数。*3.角变形运动和旋转运动*微团整体绕通过A点的Z轴的旋转角速度微团一个边绕通过A点的Z轴的角变形速度流体微团运动是由平