流体力学基础.ppt

五、流量和平均流速上面讨论是假设截面上各处速度相等。由于液体的粘性使通流截面上各处的速度不等，而在实际应用中我们经常用通流截面上的平均流速、来代替各点处的实际流速和，这样必然引起动能上的偏差，故引入动能修正系数，于是实际液体的伯努利方程为或：应用伯努利方程时，必须满足以下条件：（1）恒定流动。（2）过流断面必须是渐变面。（3）液体所受的力只是压力和重力。（4）液体是连续不可压缩的，即密度等于常数。（5）所选两截面之间的流量应保持不变。*§3.1理想流体的定常流动理想流体:绝对不可压缩、完全没有黏滞性的流体一、定常流动和不定常流动流体流经的空间称为流体空间或流场。1定常流动：流体流经空间各点的速度压力、密度都不随时间变化。流体质量元在不同地点的速度可以各不相同。流体在空间各点的速度分布不变。“定常流动”并不仅限于“理想流体”。流体受压缩程度极小，其密度变化可忽略时，可看作不可压缩流体。流体在流动时，若能量损耗可忽略不计，可看作非黏滞流体。流线与流体质元的运动轨迹重合，流体的各流层不相混合，只作相对滑动第三节液体动力学流场中各点的流速是该点的位置和时间的函数:2不定常流动：流线的形状随时间而变流线与流体单个质元的运动轨迹并不重合。流线：分布在流场中的许多假想曲线，曲线上每一点的切线方向和流体质量元流经该点时的速度方向一致。流场中流线是连续分布的；空间每一点只有一个确定的流速方向，所以流线不可相交。流线密处，表示流速大，反之则稀。二、流线三、流管和流速流管：由一组流线围成的管状区域称为流管。流管内流体的质量是守恒的。通常所取的“流管”都是“细流管”。细流管的截面积，就称为流线。流速大流管内的流线群称为流束。四、通流截面在流束中与所有流线正交的截面称为通流截面。通流截面是指流束中与所有流线正交的截面。若流线相互平行，则通流截面是平面（如图中的A面）；若流线不平行，则通流截面是曲面（如图中的B面）。在液压传动系统中，液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面即为通流截面，也称为过流断面。流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量，即：q=V/t单位为m3/s或L/min。当液流通过如图2.8a所示的微小通流截面dA时，液体在该截面上各点的速度u可以认为是相等的，所以流过该微小通流截面的流量为：dq=udA则流过整个通流截面A的流量为：实际上，对于流动的液体，由于粘性力的作用，在整个通流截面上各点处的流速u是不相等的，其分布规律也比较复杂，不易确定，如图2.8b所示。在工程实际使用中，可以采用平均流速?来简化分析计算。平均流速?是假设通过某一通流截面上各点的流速均匀分布，液体以此均布流速?流过此通流截面的流量等于以实际流速u流过的流量，即：由此可得出通流截面A上的平均流速为：在工程实际中，人们关心的往往是整个液体在某特定空间或特定区域内的平均运动情况，因此平均流速?有实际应用价值。两截面处的流速分别为和，取一细流管，任取两个截面和，六、连续性原理描述了定常流动的流体任一流管中流体元在不同截面处的流速与截面积的关系。流体密度分别为和。经过时间，流入细流管的流体质量同理，流出的质量流体作定常流动，故流管内流体质量始终不变，即或（常量）上式称为连续性原理或质量守恒方程，其中称为质量流量。S1S2v1v2Δt对于不可压缩流体，为常量，故有上式称为不可压缩流体的连续性原理或体积连续性方程，其中称为体积流量。是对细流管而言的。物理上的“细”，指的是截面上各处速度一样，不论多大，均可看成“细流管”。对同一流管而言，C一定。截面积S小处则速度大，截面积S大处则速度小例求解一根粗细不均的长水管，其粗细处的截面积之比为4∶1，已知水管粗处水的流速为2m·s-1。水管狭细处水的流