泵與風機 單元二 課題二李靜

1、單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教學目標知識目標：掌握液體運動的運動要素與運動研究方法，舉例說明歐拉法、；流線、穩(wěn)定流、緩變流的定義和作用。技能目標：通過測壓管讓學生了解液體運動要素與運動的關系。德育目標：分析管中流速的變化掌握水流狀態(tài)，確保設備的穩(wěn)定運行。教學重點1、液體的運動研究方法。2、液體流動的分類。教學難點一、壓力、流速的概念二、穩(wěn)定流、緩變流的區(qū)別。教學方法講授、分析、比較教學媒體黑板、粉筆授課時間 教材分析本小節(jié)內容通過確定研究電廠中各設備內流體運動的方法，確定出設備內處于穩(wěn)定流的緩變流時，管內流體流動能量損失最小。教后記

2、 布置作業(yè)P49 2-9、2-10作業(yè)情況教學過程：備注引入課題：在自然界或工程實際中，流體大多處于運動狀態(tài)，正確掌握他們的運動規(guī)律，是熱力發(fā)電廠安全經(jīng)濟運行的一個重要保證。講授新課：一、液體的運動要素與運動研究方法1、液體的運動要素。（1）、定義：不同的壓力和流速反映液體不同的運動情況，這種表示液體運動特性的物理量如壓力、流速等，統(tǒng)稱為液體的運動要素。（2）、方程：設任意時刻t，質點坐標為(x，y，z) ，則： x = x(a,b,c,t) y = y(a,b,c,t) z = z(a,b,c,t)（3）、適用情況：流體的振動和波動問題。（4）、優(yōu)點： 可以描述各個質點在不同時間參量變化，研

3、究流體運動軌跡上各流動參量的變化。 缺點：不便于研究整個流場的特性。（5）、壓力：管內液體運動時，測壓管顯示的液體動壓力，簡稱壓力。（6）、流速：流體質點在單位時間內移動的距離叫做液體質點的運動速度。2、研究液體運動的方法。（歐拉法）（1）、定義：以流場內的空間點為研究對象，研究質點經(jīng)過空間點時運動參數(shù)隨時間的變化規(guī)律，把足夠多的空間點綜合起來得出整個流場的運動規(guī)律。（2）、歐拉變數(shù)：空間坐標（x，y，z）稱為歐拉變數(shù)。（3）、方程：因為歐拉法是描寫流場內不同位置的質點的流動參量隨時間的變化，則流動參量應是空間坐標和時間的函數(shù)。位置： x = x(x,y,z,t) y = y(x,y,z,t)

4、 z = z(x,y,z,t)速度： ux=ux（x,y,z,t） uy=uy（x,y,z,t） uz=uz（x,y,z,t）同理： p=p（x,y,z,t） ，=(x,y,z,t)說明： x、y、z也是時間t的函數(shù)。加速度： 全加速度當?shù)丶铀俣冗w移加速度當?shù)丶铀俣龋涸谝欢ㄎ恢蒙?，流體質點速度隨時間的變化率。遷移加速度：流體質點所在的空間位置的變化而引起的速度變化率。說明：兩種方法具有互換性。但由于歐拉法較簡單，且本書著重討論流場的整體運動特性。所以，采用歐拉法研究問題。（4）、流線：（歐拉法） 定義：是表示流場中同一時刻一系列連續(xù)質點流動方向的空間曲線 流線的特性：1、流線是一條光滑曲線，既

5、不能相交，也不能轉折2、靠近固體壁面的流線通常與壁面平行，若流線不平行而脫離壁面時，會出現(xiàn)漩渦3、定常流場中流線的形狀不隨時間變化，并與跡線重合。4、非定常流動時，流線和跡線不重合。5、流線密集的地方，表示該處的流速較大；稀疏的地方，表示該處的流速較小。 流線方程： 例題：已知： 求：t0 時，A（1，1）點流線的方程。解： 積分：ln(x+t)=-ln(-y+t)+C (x+t) (-y+t)=C當t0時，x1，y1，代入上式得： C1所以，過A（1，1）點流線的方程為：xy1二、液體流動的分類。1、穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流如圖所示，在流場中任取一條不是流線的封閉曲線，通過該曲線上的各點可作出許多條

6、流線，這些流線構成的管狀表面，稱為流管。流管內的全部流體稱為可認為相同。 （1）、特性：A. 流管內外無流體質點交換 B. 穩(wěn)定流時，流管形狀不隨時間而變 ，只隨空間位置不同而變化的流動。C. 非穩(wěn)定流：流場中任意一點的運動要素不僅隨空間位置變化，同時也隨時間而變化的流動，（2）應用：負荷不變的正常運行時，各種汽、水、油、風及煙在管道內的流動都認為是穩(wěn)定流。機組啟停及負荷變動時，流體在各管道內的流動都是非穩(wěn)定流。2、緩變流與急變流 如圖所示，流速的大小和方向沿流線變化很小的流動，稱為緩變流。在緩變流中，流線近似為互相平行的直線。 其他管段內的流動均為急變流。小結：用歐拉法即宏觀的角度來分析和解

7、決問題效果較好。該方法將抽象的理論用形象的流線表現(xiàn)出來，學生易于接受。重點掌握管道中流體的流動電廠流場的確定必須首先計算加速度此處為難點，結合實際講解流線方程注意時間、空間變化對流體的影響分析管道中緩變流和急變流的變化單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教學目標知識目標：掌握過流斷面的平均流速、穩(wěn)定液流的連續(xù)性方程式及應用。技能目標：連續(xù)性方程式的推導，得出穩(wěn)定液流中流速與過流斷面的關系。德育目標：用連續(xù)性方程式來判斷電廠中管路流體流動的狀態(tài)。教學重點1、過流斷面的平均流速。2、穩(wěn)定液流的連續(xù)性方程式。教學難點一、過流斷面上流速的分布。二、

8、穩(wěn)定液流的中C與A的關系。教學方法講授、分析、比較教學媒體黑板、粉筆授課時間 教材分析在熱力發(fā)電廠中，通過各種設備的壓力表對設備的壓力進行控制，對安全運行起著重要的指導作用，因而準確分析壓力表的測量結果，進行電廠設備的有效控制至關重要。教后記布置作業(yè)P 49 2-11、2-12作業(yè)情況教學過程：備注引入課題：研究流體機械運動的規(guī)律時，必須首先分析作用在流體上的各種力。講授新課：一、 流量及過流斷面平均流量。1、 流量。（1） 定義：單位時間內，通過過流斷面的液體數(shù)量，成為流量。（2）、流量：流量可分為體積流量（m/s）和質量流量M（kg/s）兩類 2、過流斷面平均流速：根據(jù)流量相等原則確定的均

9、勻速度v斷面平均流速（假想的流速），工程上常說的管道中流體的流速即是。（可進而理解：就是體積流量被過水斷面面積除得的商。）二、穩(wěn)定液流的連續(xù)性方程式及其應用。1、微分形式的連續(xù)性方程 （1）可壓縮流體非定常三維流動的連續(xù)性方程。若流體是定常流動，則，上式成為為可壓縮流體定常三維流動的連續(xù)性方程。若流體是不可壓縮的，不論是定常或非定常流動均為常數(shù)，故成為為不可壓縮流體三維流動的連續(xù)性的方程。2、一維總流的連續(xù)性方程 （1）微元流束的連續(xù)性方程（2）總流的連續(xù)性方程可壓縮流體定常流動時連續(xù)性方程沿流程的質量流量保持不變。不可壓縮流體定常流動時連續(xù)性方程 沿流程的體積流量保持不變。（3）、分流與匯流

10、 A1，Q1 Q1+ Q2Q3 A2，Q2 小結：靈活運用連續(xù)性方程式去求解各種有壓管道內流體的壓力。在理解的基礎上掌握明確各過程線的含義此處為難點，結合實際講解單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教學目標知識目標：了解液體流動的機械能及其轉換，掌握單位重力液體表示的能量方程式。技能目標：能量守恒定律同樣適用于電廠中流體的流動過程。德育目標：能量轉換中有部分能量轉換為能量流動損失，注意通過采取恰當?shù)拇胧﹣磉_到節(jié)能環(huán)保的目的。教學重點1、分析有壓管道內液體流動的機械能及其轉換。2、穩(wěn)定液流的能量方程式。教學難點一、分析管道內比動能和比壓能的轉

11、換過程。二、穩(wěn)定液流的能量方程式的推導過程。教學方法講授、分析、比較教學媒體黑板、粉筆授課時間 教材分析本小部分內容從能量分析的角度推導了流體流動中兩過流斷面的能量方程式，為電廠中節(jié)能減排提供了參考的數(shù)據(jù)，只有采取各種有效措施降低能量損失，才能進一步提高效率。教后記布置作業(yè)P49 2-13作業(yè)情況教學過程：備注引入課題：穩(wěn)定液流的能量方程式是液體流動時遵循的基本規(guī)律，常與連續(xù)性方程式聯(lián)立起來解決生產實際問題。講授新課：三、 穩(wěn)定液流的能量方程式及其應用（一）、液體流動的機械能及其轉換。實驗裝置：開啟閥門K,并使管中水流為穩(wěn)定流，則可以觀察到的現(xiàn)象和分析的結論。（1） 各測壓管中水柱液面均有所下

12、降。表明管道內各點的比勢能都有所減小。（2） 管道出口有水流出。表明管內的水正以一定的流速在運動。比動能：單位重量液體所具有的動能。(3) 比較點1、2處測壓管中水柱高度可知，h1C2.說明液體由小斷面管道流到大斷面管道時，比動能減小，比壓能增大。(4) 再比較3、4處位置高度、測壓管中水柱高度可知，液體在等直徑管道內流動時，無論位置高低，由于流速相等其沿程各點的比動能均保持不變，各點的比勢能是沿程減小的。(5) 最后，觀察水流以一定流速向上空噴射時，水流上升到一定高度后才落下，這說明壓力不變的條件下，動能與位能之間的相互轉換。（二）、穩(wěn)定液流的能量方程式1、伯努利方程式理想流體的伯努里方程的

13、條件理想流體運動微分方程式的條件僅要求是理想流體，如再增加以下幾個限定條件： （1）不可壓縮流體的定常流動； （2）沿同一條流線（或微元流束）； （3）流體受到的質量力僅為重力。在上述條件下，對理想流體運動微分方程進行簡化并求一次積分，可求得理性流體微元流束的伯努里方程。 假設流體為不可壓縮流體，積分上式可得 或 對于不同的流線，方程式右端的常數(shù)值取不同的值。若1、2為同一條流線（或微元流束）上的任意兩點，則式可寫成在特殊情況下，絕對靜止流體，可以得到靜力學基本方程。2、方程的物理意義和幾何意義 幾何意義：測壓管水頭位置水頭壓力水頭 速度水頭理想不可壓縮流體在重力作用下作定常流動時，沿同一流線

14、（或微元流束）上各點的位置水頭、壓強水頭和速度水頭之和保持不變，即總水頭線是平行于基準面的水平線。 物理意義： 比位能總比能比壓能比動能：單位重量流體所具有的動能理想不可壓縮流體在重力作用下作定常流動時，沿同一流線（或微元流束）上各點的單位重量流體所具有的位勢能、壓強勢能和動能之和保持不變，即機械能為一常數(shù)。（三）、伯努里方程式的修正1、緩變流（解決壓力不等的問題）（1）定義：流線間夾角很小，近似平行；流線曲率半徑很大，近似直線 的流動。 忽略直線慣性力 忽略離心慣性力（2）引入目的：忽略由于速度u 的數(shù)值或方向變化而產生的慣性力（3）特性： 緩變流斷面接近平面 質量力只有重力。因為 r 大，

15、 u2/r 不計，2、動能修正系數(shù)（解決速度分布不均）：動能修正系數(shù): 3、實際流體時的修正對于實際流體：有粘性存在，消耗能量（1）本身摩擦變成熱能散發(fā)（2）與壁面的摩擦損耗（3）局部損耗因此，在理想流體伯努利方程式的基礎上加上4、實際流體的伯努利方程公式說明：（1）物理意義： 它是總流有效斷面上的實際動能對按平均流速算出假想動能的比值。（2） 層流時， 紊流時， 速度越大，雷諾數(shù) （斷面上u的差別越小）（3）的物理意義：實際總流12有效斷面間，單位重量液流的平均能量損失。（4） 適用條件： 定常流動； 不可壓； 質量力只受重力； 選取的計算斷面為緩變流斷面，中間允許有急變流； 具有共同流線。

16、小結：液流的能量轉換及兩斷面間的能量守恒式都遵循能量守恒式。重點掌握明確各過程線的含義必須首先計算比動能和比勢能此處為難點，結合實際講解重點掌握緩變流的應用范圍單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教學目標知識目標：掌握穩(wěn)定液流的流體力學意義，液流方程式的適用條件，具體方法和步驟。技能目標：通過能量方程式來求解液流的流速、流量和壓力等量。德育目標：調節(jié)流速、流量和壓力等量，有利于電廠進行有序的調控工作從而保證安全運行。教學重點1、能量方程式的適用條件。2、能量方程式的適用方法。教學難點一、 能量方程式的解題步驟。二、 液流的能頭線的繪制方法。

17、教學方法講授、分析、比較教學媒體黑板、粉筆授課時間 教材分析通過分析液流的能頭線在圖形上表示方法來分析液流的能量轉換，通過確定適用條件、計算基準列出能量方程式，從而計算電廠中水管、泵、送風機等設備的流量、流速，進行合理調控達到穩(wěn)定運行。教后記布置作業(yè)P49 2-14作業(yè)情況教學過程：備注引入課題：流體在受到外在切向應力作用時，會產生不同特性的基本變形，流體也不例外，下面來具體研究一下。講授新課：一、 穩(wěn)定液流能量方程式的流體力學意義1、水頭線的由來 伯努利方程中的每一項比能和水頭損失都具有長度的因次，則它們可用液柱高度來表示。它可直觀地反映各能量轉化關系。 2、水頭線： 它是能量方程的幾何表示

18、，即用一個液柱高度來表示每一種比能。z：位置水頭； ：流速水頭； ：壓力水頭hw12：損失水頭；實際總流12有效斷面間，單位重量液流的平均能量損失。 ：測壓管水頭 ：總水頭沿程逐點水頭連線叫做水頭線。（位置水頭線；壓力水頭線；總水頭線）3、水頭線的性質（1）.總水頭線（Ht）一般情況下總是下降的，有局部損失時集中下降，有泵時除外。（2）.測壓管水頭線（Hp）總是比總水頭線小一速度水頭值。（3）. 當Hp 線在 z 線上面時， ，正壓區(qū); 反之為負壓區(qū)；交點處，p04、水頭線的繪制（1）確定基準面 00。（2）管線軸心線到基準面的距離的連線為位置水頭線。（3）在各斷面軸心向上作垂線，在其上截取高

19、度等于中心點的壓強水頭 p/，得測壓管水頭，然后，把各斷面的測壓管水頭連起來，得測壓管水頭線。（4）在測壓管水頭線以上截取高度等于流速水頭就得到該斷面的總水頭 ，各斷面總水頭的連線稱為總水頭線。（5）兩斷面之間的總水頭線下降高度就是這兩斷面間的水頭損失 hw12 舉例：局部損失不計二、穩(wěn)定液流能量方程式的應用1、伯努利方程式的應用包括四個方面： 一般水力計算 節(jié)流式流量計 畢托管、駐壓強、總壓強（測速管） 流動吸力問題2、解題步驟： 順液流方向取三面 兩個計算斷面： 所求未知量所在斷面 ； 已知條件比較充分的斷面；基準面00 列伯努利方程求解3、 應用伯努利方程應注意的問題： 搞清使用條件 方

20、程中位置水頭 z 是相對基準面而言 計算時，方程兩邊選用壓力標準一致，單位統(tǒng)一 動能修正系數(shù) 同一基準面上兩點1、2兩處含義不同，不可混用； 對于水罐、水池等，液面上速度近似為零。據(jù)連續(xù)性方程 A1A2， V1V2 = V1 04、 要求：畫清楚圖，標明斷面，寫清方程小結：流體力學也是遵循由淺入深，由簡到繁，由特殊到一般的認識規(guī)律。重點掌握明確各過程線的含義必須首先計算此處為難點，結合實際講解讓學生在理解的基礎上靈活應用解題步驟單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教學目標知識目標：例2-8和例2-9通過求解水管中的流量，繪出測壓管能頭線，求

21、解噴射泵工作室真空的計算公式。技能目標：通過流量和高度的計算，熟悉能量方程式的計算步驟。德育目標：流量和位置高度的數(shù)值為以后的穩(wěn)定運行和壓力控制提供了參考數(shù)據(jù)。教學重點1、例2-8中流量的計算。2、例2-9中真空的計算。教學難點一、進一步熟悉能量方程式的計算步驟。二、噴射泵的工作原理。教學方法講授、分析、比較教學媒體黑板、粉筆授課時間 教材分析通過例題分析，讓學生熟悉電廠中流量和高度的計算。了解電廠的實際的運行狀況。教后記布置作業(yè)P54 2-20作業(yè)情況教學過程：備注引入課題：流體在受到外在切向應力作用時，會產生不同特性的基本變形，流體也不例外，下面來具體研究一下。講授新課：穩(wěn)定液流能量方程式

22、的應用實例1）. 一般水力計算問題【例2-8 】已知：求：Vc？Q？pB？解：分析：A、B、C三個斷面各有三個參數(shù)z、p、V ？ ？ ？ ？ zA、 pA、 VA； zB、 pB、 VB； zC、 pC、 VC取AC兩斷面列方程有二個未知數(shù)VA、VC，再聯(lián)立連續(xù)性方程可求解。把基準面定在A點，使用表壓計算。由連續(xù)性方程： （1）對AC斷面列能量方程 （2）把（1）代入（2），并代入已知數(shù)得：以B點做水平基準面，在BC兩斷面上運用能量方程，且VB=VA，則【例2-9 】流動吸力噴霧器、噴射泵 原理：利用噴嘴處高速水流造成的低壓將液箱內的液體吸入泵內與主液流混合。例題：如圖一噴射泵分析： ？ AA

23、、 pA、 VA； AC、 pC、 VC則A-C列能量方程可求 pC .解：（1）. AC列方程： 代數(shù)后得： pC=28812 Pa （表壓）（2）. 欲滲液體吸入條件為：V0 0011斷面列方程，基準面取在00，則：即pc可把=1.2的液體吸入的高度的極限值代入數(shù)值得：而H=1.5 m 2.45 m , 故可以吸上去。例4.圖示為一抽水裝置，利用噴射水流在吼道斷面上造成的負壓，可將M容器中的積水抽出。已知：H、b、h（不計損失），求：吼道有效斷面面積A1與噴嘴出口斷面面積A2之間應滿足什么樣的條件能使抽水裝置開始工作？解：以11為基準面，列00、11斷面的能量方程： 以00為基準面，列11

24、、22斷面的能量方程： 要使抽水機工作：則：又因為： 所以：小結：掌握噴射泵的工作原理。重點掌握明確各過程線的含義必須首先計算此處為難點，結合實際講解根據(jù)已知條件來簡化公式單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教學目標知識目標：通過求解鍋爐送風機的流量和文丘里流量計的流量計算，進一步掌握能量方程式的求解。技能目標：通過列輔助方程，為能量方程式的求解提供了調節(jié)。德育目標：通過對流量的合理運行調控，實現(xiàn)設備的安全運行。教學重點1、鍋爐送風機中測壓管的應用。2、文丘里流量計的應用原理。教學難點一、文丘里流量計的流量計算公式。二、U型測壓計測壓計算。

25、教學方法講授、分析、比較教學媒體黑板、粉筆授課時間 教材分析通過熱電廠中重要設備鍋爐送風機和流量計的分析，結合能量方程式的計算讓理論和實踐結合起來，便于知識的內化、鞏固和提高。教后記布置作業(yè)P53 2-23作業(yè)情況教學過程：備注引入課題：流體在受到外在切向應力作用時，會產生不同特性的基本變形，流體也不例外，下面來具體研究一下。講授新課：【例2-10】 U形水銀壓差計連接于直角彎管，已知：d1300mm，d2100mm，管中流量Q100L/s時，試問：壓差計讀數(shù)h等于多少？（不計水頭損失）解：以00斷面為基準面，列11、22兩斷面的能量方程：又 ， 由等壓面aa得壓強關系：則 所以 【例2-11

26、】. 節(jié)流式流量計1、常用的幾種類型的流量計：孔板流量計、噴嘴流量計、 文丘利流量計、 浮子流量計、 渦輪流量計、 容積式流量計（橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計）其中、皆為節(jié)流式流量計。2、特點：有效斷面面積減小一、 基本原理：當管路中的流體流經(jīng)節(jié)流裝置時，在收縮斷面處流速增加，壓降低，使節(jié)流裝置前后產生壓差，可通過測量壓差來計量流量。二、 流量計公式：公式推導根據(jù)能量方程和連續(xù)性方程。設 管徑為 D， 孔板孔徑為 d， A=d 2/4， 11 斷面處速度為 V1， 22 斷面處速度為 V2， 孔眼處速度為 V。暫不考慮損失，取12斷面列能量方程和連續(xù)性方程（2）式代入（1）式，整理得

27、 考慮到實際流體的損失及與理論計算的差別，需對公式進行校正，用流量系數(shù)代替，則：說明：. 流量系數(shù) A 孔口面積 壓差水頭，即 . 對于液氣壓差計 對于水汞壓差計 小結：讓學生學會通過已知條件去合理的選擇過流斷面和基準面。重點掌握明確各過程線的含義了解應用原理此處為難點，結合實際講解公式的校正對于運算結果有重要影響。單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教學目標知識目標：通過分析例2-12 皮托管流速儀來求解它的基本計算公式。技能目標：通過駐點流速的變化來測定管路中流體的流速。德育目標：流速的控制對于設備的安全運行至關重要。教學重點1、了解流

28、速與h的關系。2、了解皮托管流速儀這種設備。教學難點一、皮托管流速儀駐點的意義。二、皮托管流速儀的應用意義。教學方法講授、分析、比較教學媒體黑板、粉筆授課時間 教材分析本小節(jié)通過皮托管流速儀中駐點流速的變化，展示了測速管與測壓管內液柱高度的關系，因而確定出流體流速與高度差值的關系。教后記布置作業(yè)P53 2-24作業(yè)情況教學過程：備注引入課題：流體在受到外在切向應力作用時，會產生不同特性的基本變形，流體也不例外，下面來具體研究一下。講授新課：一. 畢托管原理 駐壓強：流動流體中加一障礙物后，駐點處增高的壓強，即動能轉化而來的壓強 動壓強：流動流體中不受流速影響的某點的壓強 總壓強：運動流體動壓強

29、與駐壓強之和，即駐點處的壓強。 單孔測速管 制作原理：當水流受到迎面物體的阻礙，被迫向四周分流時，在物體表明上受水流頂沖的A點流速等于零，稱為水流滯止點（駐點）。駐點處的動能全部轉化為壓能，單孔測速管和畢托管就是根據(jù)這一原理制成的一種測速儀。如圖，1管測的是動壓強，2管測的是總壓強，則駐壓強 實際情況下加入修正系數(shù) ： . 雙孔測速管畢托管【例2-12】. 3水從立管下端泄出，立管直徑為d50mm，射流沖擊一水平放置的半徑R150mm的圓盤，若水層離開盤邊的厚度1mm，求流量Q及汞比壓計的讀數(shù)h。水頭損失不計。分析： 11： p1（0）， V1（？）， z1（） 22： p2（0）， V2（？

30、）， z2（） 33： p3（ ？）， V3（0）， z3（）（駐點）每點都有一個未知數(shù)，可對任何兩點列方程。解： 以圓盤為基準面，列11、22兩斷面的能量方程： 列11、3點的能量方程： 據(jù)連續(xù)性方程： 代入式： （忽略/2）V28.74m/s, V1=4.196m/sV1代入式： 所以：aa等壓面： 【例2-13】 有一噴水裝置如圖示。已知h10.3m，h21.0m，h32.5m，求噴水出口流速，及水流噴射高度h（不計水頭損失）。解： 以33斷面為基準面，列11、33兩斷面的能量方程：以22斷面為基準面，列22、44兩斷面的能量方程：所以， 小結：了解皮托管流速儀的構成對于正確列能量方程式

31、起到了重要作用。重點掌握明確各過程線的含義必須首先列能量方程此處為難點，結合實際講解選取兩個恰當?shù)倪^流斷面單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教學目標知識目標：了解穩(wěn)定液流的動量方程式及穩(wěn)定液流動量方程式在求解液體對固體作用面的應用。技能目標：讓學生掌握動量方程的步驟及注意點。德育目標：穩(wěn)定液流的動量變化對設備受力的影響，提高運行的質量。教學重點1、應用動量方程的步驟。2、穩(wěn)定液流的動量方程式。教學難點一、穩(wěn)定液流的動量方程式的推導過程。二、穩(wěn)定液流的動量方程式的應用步驟。教學方法講授、分析、比較教學媒體黑板、粉筆授課時間 教材分析液流的動

32、量方程式是動量定理在液體流動中的數(shù)學表達式，反應了液體的流速變化與壁面所受作用力之間的關系。教后記布置作業(yè)P53 2-30作業(yè)情況教學過程：備注引入課題：流體在受到外在切向應力作用時，會產生不同特性的基本變形，流體也不例外，下面來具體研究一下。講授新課：四、穩(wěn)定液流的動量方程式及其應用一、動量方程的推導 將力學中的動量定理應用于流體的流動中，可以導出流體運動的動量方程。1.微元流束的動量方程 如圖所示，為不可壓縮流體定常流動的微元流束，取有效截面1-1和2-2之間的流體作為研究對象，假定經(jīng)過dt時間所研究流體從位置1-2流到1-2。由于是定常流動，因此1-2位置的流體（圖中陰影部分）的動量不隨

33、時間變化，故動量的變化就等于2-2位置流體動量與1-1位置流體動量之差，即由連續(xù)性方程 代入動量定理，可得2. 總流的動量方程對微元流束的動量方程積分，可得總流的動量方程。把動量方程的矢量形式寫成投影形式為 說明：（1）在計算過程中只涉及控制面上的運動要素，而不必考慮控制體內部的流動狀態(tài)。（2）作用力與流速都是矢量，動量也是矢量，所以動量方程是一個矢量方程，所以應用投影方程比較方便。分析問題時要標清流速和作用力的具體方向，要注意各投影分量的正負號。（3）使用時應注意：適當?shù)剡x擇控制面，完整地表達出作用在控制體和控制面上的一切外力，一般包括兩端壓力，重力，四周邊界反力。（4）當各個矢量不在同一方

34、向時，應先選取坐標軸方向，以有利于分析為原則，并在圖上標出。（5）對于未知的邊界反力可先假定一個方向，如解出結果得正值，則作用力方向與假定的相符合；解出結果得負值，則作用力方向與假定的方向相反,求的力為外界對流體的作用力。 二、總流的動量方程的應用 動量方程是一個矢量方程，應注意以下幾點。 （1）應用動量方程時，應先選擇一個固定的空間體積作為分析對象，稱為控制體。選定的控制體中包括對所求作用力有影響的全部流體。 （2）合理建立坐標系，盡可能使方程簡化。 （3）動量方程是一個矢量方程，方程中的力和速度均具有方向性。當力和速度在坐標軸上的分量與坐標正方向一致時，為正；相反時，為負。 （4）方程式左

35、端的所有外力中一般包括：有效截面上壓強產生的總壓力、管壁或固體壁面對流體的作用力和重力等。 （5）方程右端的動量變化是指流出的動量減去流入的動量。 應用（1）流體作用于彎管的力一水平轉彎的管路。由于液流在彎道改變了流動方向，也就改變了動量，于是就會產生壓力作用于管壁。因此在設計管道時，在管路拐彎處必須考慮這個作用力，并設法平衡之，以防管道破裂。受力分析：動量變化代入方程同理 （2）射流的背壓(反推力)容器在液面下深度等于h 處有一比液面面積微小得多的出流孔，其面積為A。在出流孔微小的前提下，假使只就一段很短的時間來看，那出流過程就可以當作近似的穩(wěn)定流動。 受力分析：F動量變化： 理想流體的出流

36、速度： 這一瞬刻在容器內的流體，它在水平方向的動量變化將決定于單位的時間內內容器流出來的動量： 這一動量變化當然在大小、方向、位置恰等于器壁在水平方向加在流體上的壓力合力。流動流體則反過來對容器壁上作用一個方向與出流速度相反的水平反推力，即（3）自由射流對擋板的壓力（水平）射流從噴咀以速度沖向擋板，射流沖擊擋板后將沿擋板表面分成兩股射流，速度分別為V1，V2，流量從Q0分成Q1和Q2。由于射流的沖擊作用，在擋板上產生一個作用力R。（流體作用于擋板上的力則與之大小相等，方向相反。）X方向：受力分析： Rx動量變化： 同理， 幾種特殊情況： 例題：一個水平放置的90彎管輸送水已知：d1150mm，

37、d275mm p12.06105Pa，Q0.02m3/s不計水頭損失求：水流對彎管的作用力大小和方向分析： 11： p1（）， V1（可求）， z1（） 22： p2（？）， V2（可求）， z2（）解：取1-1、2-2兩斷面列伯努利方程所以，設R為彎管對水流的作用力，與水平方向的夾角為，方向如圖對選取的控制體列動量方程：x方向：y方向：所以，所以，水流對彎管壁的作用力為R的反作用力R，大小相等，方向相反。小結：學會分析控制體的受力情況。重點掌握明確各過程線的含義必須首先計算此處為難點，結合實際講解動量的改變重點學會受力分析分析射流對擋板的作用力分析角度對于受力的影響單元單元一 液體機械運動的基本規(guī)律課題課題二 液體動力學基本方程式及其應用課型新授課課時2教