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第四章 流体动力学基础详解.ppt

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1 外力对液体所做的功 W = p1A1v1dt - p2A2v2dt = (p1-p2) ?V 2 机械能的变化量 位能的变化量:? Ep = mg?h = ρg ?V (z2 - z1) 动能的变化量:? Ek = m?v2/2 =ρ?V(v22 - v21)/2 根据能量守恒定律,则有:W = ?Ep + ? Ek (p1-p2) ?V= ρg ?V (z2-z1) +ρ?V(v22-v21)/2 整理后得单位重量理想液体伯努利方程为: p1 +ρg Z1 +ρv12 / 2 = p2+ρg Z2 +ρv22/2 或 p/ρg +Z+ v2 /2g= C(c为常数) 二、理想流体微小流束的伯努利方程的意义 p/ρg +Z+ v2 /2g= C(c为常数) 1、物理意义 理想重力流体微小流束稳定流动时,流体中任意点的总比能为一常数,但各点的比位能、比压能和比动能可以相互转换。 p/ρg +Z+ v2 /2g= C(c为常数) 2、水力意义 理想重力流体微小流束稳定流动时,流体中任意点的总水头为一常数,但各点的位置水头、压力水头、速度水头可以相互转换。 p/ρg +Z+ v2 /2g= C(c为常数) 3、几何意义 理想重力流体微小流束稳定流动时,流体中任意点的位置高度、测压管高度和测速管高度可以相互转换。 三、理想流体微小流束的伯努利方程示意图 第二节 层流与紊流 一、雷诺试验(见动画) 二、层流与紊流 层 流: 液体的流动是分层的,层与层之 间互不干扰 。 紊流(湍流):液体流动不分层,做混杂紊乱流动。 三、临界流速 通常把流动状态转化时,流过管道过流断面的平均流速称为临界流速,用vc表示。 上临界流速 下临界流速 第三节 流动阻力和水头损失 一、沿程阻力与沿程损失 定 义:液体沿等径直管流动时,由于液体的粘性摩擦和而产生的压力损失。其公式为: 二、局部阻力与局部损失 定义 :液体流经管道的弯头、接头、突变 截面以及阀口 滤网等局部装置时, 液流会产生旋涡,并发生强烈的紊 动现象,由此而产生的损失称为局 部损失。 产生原因: 碰撞、旋涡(突变管、弯 管)产生附加摩擦 附加摩擦 — 只有紊流时才有,是由于 分子作横向运动时产生的 摩擦,即速度分布规律改 变,造成液体 的附加摩擦。 第四章 流体动力学基础 天津中德职业技术学院 赵维 学前提问: 第一节 理想流体的伯努利方程 一、理想流体微小流束的伯努利方程 能量守恒定律:理想液体在管道中稳定流动时,根据能量守恒定律,同一管道内任一截面上的总能量应该相等。 或:外力对物体所做的功应该等于该物体机械能的变化量。 四、雷诺数 雷诺数:液体惯性力与粘性力之比的无量纲数。
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