第三節(jié)液體動力學(xué)基礎(chǔ)

1、 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束第三節(jié)第三節(jié) 液體動力學(xué)基礎(chǔ)液體動力學(xué)基礎(chǔ)液體的流態(tài)與流速液體的流態(tài)與流速流體的動量方程流體的動量方程流體的伯努利方程流體的伯努利方程流體的連續(xù)方程流體的連續(xù)方程 流體動力學(xué)主要研究液體流動時流速和壓力的變化流體動力學(xué)主要研究液體流動時流速和壓力的變化規(guī)律。流動液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方規(guī)律。流動液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程是描述流動液體力學(xué)規(guī)律的三個基本方程式。前兩程是描述流動液體力學(xué)規(guī)律的三個基本方程式。前兩個方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，個方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動量方程用來

2、解決流動液體與固體壁面間的作用力問動量方程用來解決流動液體與固體壁面間的作用力問題。主要內(nèi)容：題。主要內(nèi)容： 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束液體的流態(tài)和流速液體的流態(tài)和流速1. 1.理想液體、穩(wěn)定流動理想液體、穩(wěn)定流動 理想液體理想液體：假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的流假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的流體稱為理想流體。體稱為理想流體。 實際液體實際液體：有粘度、可壓縮的液體：有粘度、可壓縮的液體 穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動：液體流動時，液體中任一點處的液體流動時，液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動，壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動，稱為定常流動或非時變流動。（

3、稱為定常流動或非時變流動。（實驗實驗） 非穩(wěn)定流動非穩(wěn)定流動： 壓力、速度、密度隨時間變化壓力、速度、密度隨時間變化的流動。的流動。 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束實驗實驗 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束2.2.流線、流束、流管、通流截面：流線、流束、流管、通流截面： 流線：流線：液流中各質(zhì)點的速度方向相切的曲線。液流中各質(zhì)點的速度方向相切的曲線。 流束：流束：許多流線組成的一束曲線。許多流線組成的一束曲線。 流管：流管：通過一條封閉曲線的密集流線束。通過一條封閉曲線的密集流線束。 通流截面：通流截面：垂直于流動方向的截面，也稱為過流截垂

4、直于流動方向的截面，也稱為過流截面。面。 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束3.3.流速、流量流速、流量流量流量：單位時間內(nèi)流經(jīng)某通流截面流體的體積，單位時間內(nèi)流經(jīng)某通流截面流體的體積，流量流量以以q表示表示，單位為單位為 m3 / s 或或 L/min。流速流速：流體質(zhì)點單位時間內(nèi)流過的距離，實際流體內(nèi)流體質(zhì)點單位時間內(nèi)流過的距離，實際流體內(nèi)各質(zhì)點流速不等。各質(zhì)點流速不等。平均流速平均流速：通過流體某截面流速的平均值通過流體某截面流速的平均值。 AAuqdAqAAuvdAqv 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束1 1）實驗實驗2 2）流態(tài)）流態(tài)

5、 層流：層流： 分層、穩(wěn)定、分層、穩(wěn)定、 無橫向流動。無橫向流動。 湍流：湍流： 不分層、不穩(wěn)定、有橫向流動。不分層、不穩(wěn)定、有橫向流動。3 3）判定流態(tài)）判定流態(tài) 雷諾數(shù)雷諾數(shù)ReRe 臨界雷諾數(shù)臨界雷諾數(shù)ReRec c 判定方法判定方法 ReRe ReRec c湍流湍流4 4、液體的流態(tài)、液體的流態(tài)vdRe 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束vdRe物理意義物理意義ReRe無量綱 非圓管截面非圓管截面 eRvR 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束 液體在管內(nèi)作恒定流動，液體在管內(nèi)作恒定流動，任取任取1 1、2 2兩個通流截面，兩個通流截面，根

6、據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流過兩個截面的位時間內(nèi)流過兩個截面的液體流量相等，即：液體流量相等，即：流體的連續(xù)方程流體的連續(xù)方程依據(jù)：依據(jù)：質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律結(jié)論：結(jié)論：流量連續(xù)性方程說明了恒定流動中流過各截面流量連續(xù)性方程說明了恒定流動中流過各截面的不可壓縮流體的流量是不變的。因而流速與通流截的不可壓縮流體的流量是不變的。因而流速與通流截面的面積成反比。面的面積成反比。 1 1v v1 1 A A1 1 = = 2 2v v2 2 A A2 2 不考慮液體的壓縮性，則得不考慮液體的壓縮性，則得 q q = =v Av A = =常量常量 總目錄總目錄 返回本章返回

7、本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束流體的伯努利方程流體的伯努利方程1 1、 理想液體微小流束伯努利方程理想液體微小流束伯努利方程 假設(shè)假設(shè)：理想液體作恒定流動：理想液體作恒定流動 依據(jù)依據(jù)：能量守恒定律：能量守恒定律 推導(dǎo)推導(dǎo)：研究流束段：研究流束段abab在時間在時間d dt t內(nèi)流到內(nèi)流到abab 外力對流束段外力對流束段abab所做的功所做的功W 流束段流束段aaaa-bb-bb能量的變化能量的變化E E 動能 位能 外力做功外力做功=能量變化能量變化W=E E gg2222121h2uph2up1)pt(pqW quAuAtuAptuApsApsApW212211222211112221

8、11dd dd而dddddddddthqthqE2utq2utqE12221221dgddgddddd所以所以 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束2 2、實際液體伯努利方程、實際液體伯努利方程pghpghpvv22222211112121 實際液體實際液體： 有粘性、可壓縮、有粘性、可壓縮、 非穩(wěn)定流動。非穩(wěn)定流動。 速度修正速度修正: : 動能修正系數(shù)動能修正系數(shù) 平均流速代替實際流速，考慮能量損失平均流速代替實際流速，考慮能量損失h hww ghghpghupwu222221112221 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束m2v2動量方程動量方程)(1122vvqF依據(jù)依據(jù)：動量定理：動量定理m1v1Ft12121122vvqvvtVVmtvmvmF1 12 2- -動量修正系數(shù)，湍流動量修正系數(shù)，湍流=1=1，層流，層流=4/3=4/3t(mv)Fdd 用來計算流動液體作用在限制用來計算流動液體作用在限制其流動的固體壁面上的總作用力。其流動的固體壁面上的總作用力。推導(dǎo)推導(dǎo)： 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁上一頁結(jié)束結(jié)束例題：閥芯打開時受力分析例題：閥芯打開時受力分析1 1. .液體受力液體受力 F Fx x=q(q(2