工程流体力学教学课件作者于玲红第三章流体动力学基础课件.ppt

分析流动 选取断面 选取基准面 列出方程求解 能量方程求解步骤 香蕉球与船吸 混流泵叶片 声波激发 连续云溃灭 空化与气蚀 皮托管和文丘里 a b h a1 b1 b 8.2m 2 1 2 1 1m M 例3-4 水流由水箱经前后相接的两管流出大气中。大小管断面的比例为2:1。全部水头损失的计算式参见图。（1）求出口流速；（2）绘总水头线和测压管水头线；（3）根据水头线求细管中点M的压强pM。 解：（1） 列水面1-1和出口2-2断面 的能量方程 根据连续方程得 由上述三式解得： （2） 绘水头线图如右： （3）求pM 从例题可以看出，水头线为直线段之间的连线，绘图的关键在于确定端点数值。 2 8.2m 2 1 1 1m M 4m 总水头线 测压管水头线 第五节 恒定气体流动能量方程 例3-5 密度 =1.2kg/m3的不可压缩空气，用风机吸入直径10cm的吸风管道，在喇叭形进口附近测得水柱吸上高度为h0=12mm（图3-24）。不考虑损失，求流入管道的空气流量。 （2）对A、C断面 对B、C断面 100m 40m A B C 12mm 恒定气流压强线 第六节 恒定流体的动量方程 动量定理： 1 1/ 1 1/ 2 2 2/ 2/ 取1-1,2-2断面间为控制体(是根据问题 需要所选择的固定空间体积) 任取元流，可得： 条件：恒定总流，1、2断面为渐变流断面(流速方向近于平行，也是平均流速方向)，因此： 平均化 不可压缩 直角坐标系中的分量式： 求解步骤: (1)建立坐标系, 标出控制体 (2)分析控制体所受到的力 (3)分析动量的变化 (流出减流进, 速度投影有正负) (4)注意作用力是谁施予谁(可利用牛顿第三定律) 恒定总流动量方程 例3-7 如图3-27所示，有一水平放置的变直径弯曲管道，d1＝500mm，d2＝400mm，转角θ＝45o，断面1-1处流速v1＝1.2m/s，相对压强p1＝245KPa。若不计弯管水头损失，试求水流对弯管的作用力。 例3-8 如图3-28所示，水平方向的水射流以v0＝6m/s的速度冲击一斜置平板，射流与平板之间夹角α＝60o，射流过流断面面积A0＝0.01m2，不计水流与平板之间的摩擦力，试求：（1）射流对平板的作用力R；（2）流量Q1与Q2之比。 射流作用 射流反作用 多股射流 回顾 一、连续性方程 应用条件：恒定不可压缩流动 二、总流能量方程（伯努利方程） 应用条件：1．恒定流；2．不可压缩流体；3．1、2断面为 渐变流断面；4 ．无能量输入或输出。 相对压强表示的气体能量方程式 三、恒定总流动量方程 第三章 流体动力学基础 第一节 流体运动的描述方法 第二节 欧拉法的基本概念 第三节 连续性方程及其应用 第四节 恒定流能量方程 第五节 恒定气体流动能量方程 第六节 恒定流体的动量方程 流体流动 当我们移步在山野娟娟溪流边，漫步在波光粼粼的湖水旁；当我们驶过波涛汹涌的激流险滩，冲浪在波澜壮阔潮起潮落的海面。这样的时刻，我们会看到一涟涟、一漪漪、一丝丝、一缕缕、一弯弯、一旋旋、一涡涡、一片片、一簇簇、一丛丛、一条条、一堆堆、一波波、一浪浪，似繁复似简洁，似已知似未知，似相识似未识，似无限似有限，瞬时万变，循环往复，永不停息的运动画面。此情此景，没有人不惊叹大自然那短暂而又永恒的体验，没有人不赞叹那大自然的壮美、多变的美和周期性律动之美，这样的美和惊叹是绝无仅有的，只有水的运动才能带给我们。那么请大家思考流体运动的世纪难题：流体究竟是如何运动的，如何描述？流体为什么运动，为什么会有如此美丽的运动？ 宇宙天体 城市雨水井 1997年的台风安珀 2004年南大西洋上的热带气旋卡塔琳娜 神奇的流动 自然之杰作 第一节 流体运动的描述方法 欧拉法 拉格朗日法 迹线 第二节 欧拉法的基本概念 流线 （1）流线彼此不能相交（驻点和边界除外）。 （2）流线是一条光滑的曲线， 不可能出现折点（驻点除外）。 （3）恒定流动时流线形状不变， 非恒定流动时流线形状发生变化。 v1 v2 s1 s2 交点 v1 v2 折点 s （4）恒定流中流线与迹线重合，非恒定流中流线与迹线不重合 流线性质 流管 元流 总流 流动分类 流动类型1 流动类型2 一维流、二维流、三维流 有压流（加压流）、重力流 实际流、理想流 层流、湍流（紊流） 不可压缩流、可压缩流 均匀流、可变流 定常流、非定常流 有旋流、无旋流 亚音速流动、跨音速流动和超音速流动 恒定流 均匀流 测压管水头 第三节 连续性方程及应用 分流与合流 例3-1 图3-11所示管段，管内为不可压缩流体恒定流动， =2.5cm，=5cm，=10cm