泵與風(fēng)機(jī)單元二課題二李靜

1、單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握液體運(yùn)動的運(yùn)動要素與運(yùn)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(biāo)：通過測壓管讓學(xué)生了解液體運(yùn)動要素與運(yùn)動的關(guān)系。 德育目標(biāo)：分析管中流速的變化掌握水流狀態(tài)，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。教學(xué)重點(diǎn)1、液體的運(yùn)動研究方法。2、液體流動的分類。教學(xué)難點(diǎn)一、壓力、流速的概念二、穩(wěn)定流、緩變流的區(qū)別。教學(xué)方法講授、分析、比擬教學(xué)媒體黑板、粉筆授課時間教材分析本小節(jié)內(nèi)容通過確定研究電廠中各設(shè)備內(nèi)流體運(yùn)動的方法，確定 出設(shè)備內(nèi)處于穩(wěn)定流的緩變流時，管內(nèi)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(xué)過程：備注引入課題：在自然界或工程實(shí)際中，流體大多處于運(yùn)動狀態(tài)，正確掌握他們的運(yùn)動規(guī)律，是熱力發(fā)電廠平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個重要保證。講授新課：一、液體的運(yùn)動要素與運(yùn)動研究方法1、液體的運(yùn)動要素。(1)、疋義：不同的壓力和流速反映液體不同的運(yùn)動情況，這種表示液體運(yùn)動特性的物理量如壓力、流速等，統(tǒng)稱為液體的運(yùn)動要素。(2)、方程：設(shè)任意時刻t，質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)為(x，y，z)，貝重點(diǎn)x = x(a,b,c,t)掌握y = y(a,b,c,t)管道z = z(a,b,c,t)中流(3)、適用情況：流體的振動和波動問題。體的(4 )、優(yōu)點(diǎn)：可以描述各個質(zhì)點(diǎn)在不同時間參量

3、變化，研究流體運(yùn)動軌跡流動上各流動參量的變化。缺點(diǎn)：不便于研究整個流場的特性。(5)、壓力：管內(nèi)液體運(yùn)動時，測壓管顯示的液體動壓力，簡稱壓力。(6)、流速：流體質(zhì)點(diǎn)在單位時間內(nèi)移動的距離叫做液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度。2、研究液體運(yùn)動的方法。(歐拉法)電廠(1)、定義：以流場內(nèi)的空間點(diǎn)為研究對象，研究質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過空間點(diǎn)時運(yùn)動參流場數(shù)隨時間的變化規(guī)律，把足夠多的空間點(diǎn)綜合起來得出整個流場的運(yùn)動規(guī)律。確實(shí)(2)、歐拉變數(shù)：空間坐標(biāo)(x，y，z)稱為歐拉變數(shù)。疋(3)、方程：因?yàn)闅W拉法是描寫流場內(nèi)不同位置的質(zhì)點(diǎn)的流動參量隨時間的變化，那么流動參量應(yīng)是空間坐標(biāo)和時間的函數(shù)。位置：x = x(x,y,z,t)y =

4、 y(x,y,z,t)z = z(x,y,z,t)速度：Ux=Ux(x,y,z,t)uy=Uy(x,y,z,t)說明：x、y、z也是時間t的函數(shù)。UxUxUxUxaxtUxUyUz加速度：xyzUyUyUyUyaytUxUyUz 一xyzUzUzUzUzaztUxUyUzxyz同理： p=p (x,y,z,t ), p =p (x,y,z,t)必須 首先 計(jì)算 加速 度uz=Uz(x,y,z,t)全加速度二當(dāng)?shù)丶铀俣?遷移加速度當(dāng)?shù)丶铀俣龋涸谝欢ㄎ恢蒙?，流體質(zhì)點(diǎn)速度隨時間的變化率。遷移加速度：流體質(zhì)點(diǎn)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

5、重討論流場的 整體運(yùn)動特性。所以，采用歐拉法研究問題。4、流線：歐拉法此處 為難 點(diǎn)，結(jié) 合實(shí) 際講 解 定義：是表示流場中同一時刻一系列連續(xù)質(zhì)點(diǎn)流動方向的空間曲線 流線的特性：1、流線是一條光滑曲線，既不能相交，也不能轉(zhuǎn)折2、靠近固體壁面的流線通常與壁面平行，假設(shè)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:dx dy dz ds Ux Uy uz uUxUyx ty t：Uz0dxdy解：x ty t例題:求：t = 0時，A ( 1

6、,1 )點(diǎn)流線的方程。流線方程注意 時間、 空間 變化 對流 體的 影響積分：In(x+t)=-ln(-y+t)+C (x+t) (-y+t)=C' 當(dāng)t = 0時，x = 1, y= 1,代入上式得： C' = 1 所以，過A ( 1,1)點(diǎn)流線的方程為：xy = 1、液體流動的分類 1、穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流如下圖，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(diǎn)可作出許多條 流線，這些流線構(gòu)成的 管狀外表，稱為流管。流管內(nèi)的全部流體稱為可認(rèn)為相同(1)、特性:A. 流管內(nèi)外無流體質(zhì)點(diǎn)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

7、：流場中任意一點(diǎn)的運(yùn)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(yīng)用：負(fù)荷不變的正常運(yùn)行時，各種汽、水、油、風(fēng)及煙在管道內(nèi)的流動都認(rèn)為是穩(wěn)定流。機(jī)組啟停及負(fù)荷變動時，流體在各管道內(nèi)的流動都是非 穩(wěn)定流。2、緩變流與急變流急變流soIIito刻廉?dāng)U大突然縮小如下圖，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(nèi)的流動均為急變流。小結(jié)：用歐拉法即宏觀的角度來分析和解決問題效果較好。該方法將抽象的理論 用形象的流線表現(xiàn)出來，學(xué)生易于接受。單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知

8、識目標(biāo)：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(yīng)用。技能目標(biāo)：連續(xù)性方程式的推導(dǎo)，得出穩(wěn)疋液流中流速與過流斷面 的關(guān)系。德育目標(biāo)：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(xué)重點(diǎn)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(xué)難點(diǎn)一、過流斷面上流速的分布。二、穩(wěn)定液流的中C與A的關(guān)系。教學(xué)方法講授、分析、比擬教學(xué)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(shè)備的壓力表對設(shè)備的壓力進(jìn)行控 制，對平安運(yùn)行起著重要的指導(dǎo)作用，因而準(zhǔn)確分析壓力表的測量 結(jié)果，進(jìn)行電廠設(shè)備的有效控制至關(guān)重要。教后記布置作業(yè)P 49 2-11、2-12作業(yè)情況備注教學(xué)過程:引入課題：研

9、究流體機(jī)械運(yùn)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：流量及過流斷面平均流量。1、流量在理 解的 根底 上掌 握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。St-3fy 3s主=0假設(shè)流體是定常流動，那么，上式成為為可壓縮流體定常三維流動的連續(xù)性方程。假設(shè)流體是不可壓縮的，不管是定?；蚍嵌ǔＡ鲃?#39;均為常數(shù)，故成為明確 各過 程線 的含 義(1) 定義：單位時間內(nèi)，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Q (m3/s )和質(zhì)量流量M(kg/s )兩類 2、過流斷面平均流速：根據(jù)流量相等原那么確定的均勻速度 v斷面平均流速 (假

10、想的流速)，工程上常說的管道中流體的流速即是 v。(可進(jìn)而理解：就是 體積流量被過水?dāng)嗝婷娣e除得的商。)二、穩(wěn)定液流的連續(xù)性方程式及其應(yīng)用。+ -+ = 0樸 r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1c1dA| 2c2d(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i Ci A2 C2A2沿流程的質(zhì)量流量保持不變不可壓縮流體定常流動時連續(xù)性方程C| A|C2 A21+ Q2 = Q小結(jié)：靈活運(yùn)用連續(xù)性方程式去求解各種有壓管道內(nèi)流體的壓力此處 為難 點(diǎn)，結(jié) 合實(shí) 際講 解單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及

11、其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：了解液體流動的機(jī)械能及其轉(zhuǎn)換，掌握單位重力液體表示 的能量方程式。技能目標(biāo)：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(biāo)：能量轉(zhuǎn)換中有局部能量轉(zhuǎn)換為能量流動損失，注意通過米 取恰當(dāng)?shù)拇胧﹣淼竭_(dá)節(jié)能環(huán)保的目的。教學(xué)重點(diǎn)1、分析有壓管道內(nèi)液體流動的機(jī)械能及其轉(zhuǎn)換。2、穩(wěn)定液流的能量方程式。教學(xué)難點(diǎn)一、分析管道內(nèi)比動能和比壓能的轉(zhuǎn)換過程。二、穩(wěn)定液流的能量方程式的推導(dǎo)過程。教學(xué)方法講授、分析、比擬教學(xué)媒體黑板、粉筆授課時間教材分析本小局部內(nèi)容從能量分析的角度推導(dǎo)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

12、施降低能量損失，才能進(jìn)一步提高效率。教后記布置作業(yè)P49 2-13作業(yè)情況教學(xué)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根本規(guī)律，常與連續(xù)性方程式聯(lián)立起來解決生產(chǎn)實(shí)際問題。講授新課：三、穩(wěn)定液流的能量方程式及其應(yīng)用一、液體流動的機(jī)械能及其轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)裝置：開啟閥門K,并使管中水流為穩(wěn)定流，那么可以觀察到的現(xiàn)象和分析的結(jié)論。1各測壓管中水柱液面均有所下降。說明管道內(nèi)各點(diǎn)的比勢能都有所減小。2管道出口有水流出。說明管內(nèi)的水正以一定的流速在運(yùn)動。重點(diǎn)比動能：單位重量液體所具有的動能。掌握3 比擬點(diǎn)1、2處測壓管中水柱高度可知，h1<h2,C1>C2.說明液體由小斷面管道流到

13、大斷面管道時，比動能減小，比壓能增大。4 再比擬3、4處位置咼度、測壓管中水柱咼度可知，液體在等直徑管道內(nèi)流動時，無論位置咼低，由于流速相等其沿程各點(diǎn)的比動能均保持不變，各點(diǎn)的比勢能是沿程減小的。5 取后，觀察水流以一疋流速向上空噴射時，水流上升到一疋咼度后才落下，這說明壓力不變的條件下，動能與位能之間的相互轉(zhuǎn)換。二、穩(wěn)定液流的能量方程式1、伯努利方程式明確理想流體的伯努里方程的條件各過理想流體運(yùn)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程線條件：1不可壓縮流體的定常流動；2沿同一條流線或微兀流束；的含3流體受到的質(zhì)量力僅為重力。在上述條件下，對理想流體運(yùn)動微分方程進(jìn)義行簡化并求

14、一次積分，可求得理性流體微元流束的伯努里方程。假設(shè)流體為不可壓縮流體，積分上式可得2 | | 2 gz - C或z專亦對于不同的流線，方程式右端的常數(shù)值取不同的值。1、2為同一條流線或微元流束上的任意兩點(diǎn)，那么式可寫成ZiPlg2Ui2gP2g2U22g在特殊情況下，絕對靜止流體=，可以得到靜力學(xué)根本方程2、方程的物理意義和幾何意義幾何意義：壓力水頭Z位置水頭測壓管水頭必須 首先 計(jì)算 比動 能和 比勢 能2 u2g 速度水頭理想不可壓縮流體在重力作用下作定常流動時，沿同一流線或微元流束 上各點(diǎn)的位置水頭、壓強(qiáng)水頭和速度水頭之和保持不變，即總水頭線是平行于基 準(zhǔn)面的水平線。物理意義：Z比位能P

15、p g比壓能卜總比能2u2g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(diǎn)的單位重量流體所具有的位勢能、壓強(qiáng)勢能和動能之和保持不變，即機(jī)械 能為一常數(shù)。三八伯努里方程式的修正1、緩變流解決壓力不等的問題此處 為難 點(diǎn)，結(jié) 合實(shí) 際講 解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重點(diǎn) 掌握 緩變 流的 應(yīng)用 范圍(2) 引入目的：忽略由于速度u的數(shù)值或方向變化而產(chǎn)生的慣性力(3) 特性： 緩變流斷面接近平面 質(zhì)量力只有重力。因?yàn)閞大，u2/r不計(jì)，2、動能修正系數(shù)(解決速度分布不均)：

16、u3dA動能修正系數(shù)：aAc3A3、實(shí)際流體時的修正對于實(shí)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根底上加上 hw1 24、實(shí)際流體的伯努利方程2 2PlClP2C2 .Z1 a1Z2 a 2g 2P g2gP g 2g公式說明：(1 ) 物理意義：它是總流有效斷面上的實(shí)際動能對按平均流速算出假想動能的比值。(2)匚1層流時，_ 2紊流時，1.051.1速度越大，雷諾數(shù) Re，1 (斷面上u的差異越小)(3) hw12的物理意義：實(shí)際總流1-2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

17、流動； 不可壓； 質(zhì)量力只受重力； 選取的計(jì)算斷面為緩變流斷面，中間允許有急變流； 具有共同流線。小結(jié)：液流的能量轉(zhuǎn)換及兩斷面間的能量守恒式都遵循能量守恒式。單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握穩(wěn)定液流的流體力學(xué)意義，液流方程式的適用條件， 具體方法和步驟。技能目標(biāo)：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(biāo)：調(diào)節(jié)流速、流量和壓力等量，有利于電廠進(jìn)行有序的調(diào)控 工作從而保證平安運(yùn)行。教學(xué)重點(diǎn)1、能量方程式的適用條件。2、能量方程式的適用方法。教學(xué)難點(diǎn)一、能量方程式的解題步驟。二、液流的能頭線的繪制方法。教學(xué)

18、方法講授、分析、比擬教學(xué)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(zhuǎn) 換，通過確定適用條件、計(jì)算基準(zhǔn)列出能量方程式，從而計(jì)算電廠中 水管、泵、送風(fēng)機(jī)等設(shè)備的流量、流速，進(jìn)行合理調(diào)控到達(dá)穩(wěn)疋運(yùn)行。教后記布置作業(yè)P49 2-14作業(yè)情況備注教學(xué)過程:引入課題:流體在受到外在切向應(yīng)力作用時，會產(chǎn)生不同特性的根本變形，流體也不例 外，下面來具體研究一下。講授新課：穩(wěn)定液流能量方程式的流體力學(xué)意義1、水頭線的由來伯努利方程中的每一項(xiàng)比能和水頭損失都具有長度的因次，貝尼們可用液 柱高度來表示。它可直觀地反映各能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。Z1Plp g2Cl2gZ2P2P g2C2

19、2ghw1 22、水頭線:它是能量方程的幾何表示，即用一個液柱高度來表示每一種比能z :位置水頭；重點(diǎn)掌握2g :流速水頭;P:壓力水頭 hwi-2：損失水頭；實(shí)際總流1-2有效斷面間，單位重量液流的平均能量損失。z P:測壓管水頭z P V22g :總水頭沿程逐點(diǎn)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(zhì)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，有泵時兩個計(jì)算斷面： 所求未知量所在斷面；條件比擬充分的斷面；基準(zhǔn)面讓學(xué) 生在 理解 的基 礎(chǔ)上 靈活 應(yīng)用 解題 步驟 畢托管、駐壓強(qiáng)、總壓強(qiáng)測速管 流動吸力問題2、解題步驟： 順液流方向取三面00 列伯

20、努利方程求解3、應(yīng)用伯努利方程應(yīng)注意的問題： 搞清使用條件 方程中位置水頭z是相對基準(zhǔn)面而言 計(jì)算時，方程兩邊選用壓力標(biāo)準(zhǔn)一致，單位統(tǒng)一 動能修正系數(shù)丨1 同一基準(zhǔn)面上兩點(diǎn)1、2兩處含義不同，不可混用;12 對于水罐、水池等，液面上速度近似為零。據(jù)連續(xù)性方程V2A2A>>A，V 1<<V2 = V i 04、要求：畫清楚圖，標(biāo)明斷面，寫清方程小結(jié)：流體力學(xué)也是遵循由淺入深，由簡到繁，由特殊到一般的認(rèn)識規(guī)律。單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：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(jì)算公式。技能目標(biāo)：通過流量和高度的計(jì)算，熟悉能量方程式的計(jì)算步驟。 德育目標(biāo)：流量和位置高度的數(shù)值為以后的穩(wěn)定運(yùn)行和壓力控制提供 了參考數(shù)據(jù)。教學(xué)重點(diǎn)1、例2-8中流量的計(jì)算。2、例2-9中真空的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)一、進(jìn)一步熟悉能量方程式的計(jì)算步驟。二、噴射泵的工作原理。教學(xué)方法講授、分析、比擬教學(xué)媒體黑板、粉筆授課時間教材分析通過例題分析，讓學(xué)生熟悉電廠中流量和高度的計(jì)算。了解電廠 的實(shí)際的運(yùn)行狀況。教后記布置作業(yè)P54 2-20作業(yè)情況必須 首先 計(jì)算此處 為難 點(diǎn)，結(jié) 合實(shí) 際講 解VcQAc25.5m/spA VA Pc VC ,hwA CA C列方程：2 g2g-P

22、c2.94m 水柱代數(shù)后得：Pc= 28812 Pa 表壓2.欲滲液體吸入條件為：V?00 01 1斷面列方程，基準(zhǔn)面取在 0 0,貝0 0 0 H0PcVc2hwhw0,Vc2門c 02gH0Pc0H0止即Pc可把2=1.2根據(jù) 條件 來簡 化公 式代入數(shù)值得:的液體吸入的高度的極限值H0 PC288122.45m1.2 9800而 H=1.5 m < 2.45 m ,故可以吸上去。例4.H圖示為一抽水裝置，利用噴射水流在吼道斷面上造成的負(fù)壓，可將M容器中的積水抽出。：H、b、h 不計(jì)損失，求：吼道有效斷面面積A與噴嘴出口斷面面積 A之間應(yīng)滿足什么樣的條件能使抽水裝置開始工作？解：以1

23、- 1為基準(zhǔn)面，列0 0、1- 1斷面的能量方程：hP1 V122g以0' - 0'為基準(zhǔn)面，列1 1、2-2斷面的能量方程：p1 v2 v22H h P1122g2g匕b要使抽水機(jī)工作：那么：V1 J2g h b , V2 阿HA1 V2 H又因?yàn)椋篈1 V1 A V2所以：A2 V1 h b小結(jié)：掌握噴射泵的工作原理。單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：通過求解鍋爐送風(fēng)機(jī)的流量和文丘里流量計(jì)的流量計(jì)算， 進(jìn)一步掌握能量方程式的求解。技能目標(biāo)：通過列輔助方程，為能量方程式的求解提供了調(diào)節(jié)。 德育目標(biāo)：通過對流

24、量的合理運(yùn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的平安運(yùn)行。教學(xué)重點(diǎn)1、鍋爐送風(fēng)機(jī)中測壓管的應(yīng)用。2、文丘里流量計(jì)的應(yīng)用原理。教學(xué)難點(diǎn)一、文丘里流量計(jì)的流量計(jì)算公式。二、U型測壓計(jì)測壓計(jì)算。教學(xué)方法講授、分析、比擬教學(xué)媒體黑板、粉筆授課時間教材分析通過熱電廠中重要設(shè)備鍋爐送風(fēng)機(jī)和流量計(jì)的分析，結(jié)合能量方 程式的計(jì)算讓理論和實(shí)踐結(jié)合起來，便于知識的內(nèi)化、穩(wěn)固和提高。教后記布置作業(yè)P53 2-23作業(yè)情況教學(xué)過程:備注引入課題:流體在受到外在切向應(yīng)力作用時，會產(chǎn)生不同特性的根本變形，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(jì)連接于直角彎管,r rTL J -血：di = 300mm d2=

25、 100mm管中流量Q= 100L/s時,重點(diǎn)掌握試問：壓差計(jì)讀數(shù) h等于多少？不計(jì)水頭損失解:以0 0斷面為基準(zhǔn)面，列1 1、2 2兩斷面的能量方程:PiP1 V；2ghP2Vg2P2V22 V2g又 V1 A1鳥爲(wèi) 1.42m/SV2Q 4 0.12A23.14 0.112.74m/s由等壓面a a得壓強(qiáng)關(guān)系：P1 zP2Hg h 那么p1p2Hg h Z所以Hg h zz2.12.74h1.42219.68.18h 0.649mHg649mm明確 各過 程線 的含 義【例2-11 .節(jié)流式流量計(jì)文丘利流量計(jì)、1、常用的幾種類型的流量計(jì)：孔板流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、1| 2 2.AAAAQ理論

26、A 2g Pi P2考慮到實(shí)際流體的損失及與理論計(jì)算的差異，需對公式進(jìn)行校正，用流量系數(shù)代替，貝Q A 2g P說明:.流量系數(shù)公式 的校 正對 于運(yùn) 算結(jié) 果有 重要 影響。孔口面積壓差水頭，即Pih對于液氣壓差計(jì)PihPi對于水-汞壓差計(jì)小結(jié)：讓學(xué)生學(xué)會通過條件去合理的選擇過流斷面和基準(zhǔn)面單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：通過分析例2-12皮托管流速儀來求解它的根本計(jì)算公式。技能目標(biāo)：通過駐點(diǎn)流速的變化來測定管路中流體的流速。德育目標(biāo)：流速的控制對于設(shè)備的平安運(yùn)行至關(guān)重要。教學(xué)重點(diǎn)1、了解流速與h的關(guān)系。2、了解皮托管流

27、速儀這種設(shè)備。教學(xué)難點(diǎn)一、皮托管流速儀駐點(diǎn)的意義。二、皮托管流速儀的應(yīng)用意義。教學(xué)方法講授、分析、比擬教學(xué)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(diǎn)流速的變化，展示了測速管與測 壓管內(nèi)液柱咼度的關(guān)系，因而確定出流體流速與咼度差值的關(guān)系。教后記布置作業(yè)P53 2-24作業(yè)情況備注教學(xué)過程:引入課題：流體在受到外在切向應(yīng)力作用時，會產(chǎn)生不同特性的根本變形，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rr 駐壓強(qiáng)：流動流體中加一障礙物后，駐點(diǎn)處增高的壓強(qiáng)，即動能轉(zhuǎn)化而來的 壓強(qiáng)u： 2g 動壓強(qiáng)：流動流體中不受流速影響的某點(diǎn)的壓強(qiáng)po 總壓強(qiáng)：運(yùn)動流體動壓強(qiáng)與駐壓強(qiáng)之

28、和，即駐點(diǎn)處的壓強(qiáng)。 單孔測速管制作原理：當(dāng)水流受到迎面物體的阻礙，被迫向四周分流時，在物體說明上受水流頂沖的A點(diǎn)流速等于零，稱為水流滯止點(diǎn)駐點(diǎn)。駐點(diǎn)處的動能全部轉(zhuǎn)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(qiáng)，2管測的是總壓強(qiáng)，那么駐壓強(qiáng)2UPa Po2gu 2g p實(shí)際情況下參加修正系數(shù)a : U 2g p.雙孔測速管一一畢托管【例2-12 .水從立管下端泄出，立管直徑為 d = 50mm射流沖擊一水平放置的半徑R= 150mm勺圓盤，假設(shè)水層離開盤邊的厚度 S = 1mm求流量Q及汞比壓計(jì)重點(diǎn)掌握明確 各過 程線 的含 義的讀數(shù) h水頭損失不計(jì)。TL

29、 5m丄mm程方分析：11:pi(二 0),V1 (?),z 1 (V)22：P2二 0,V2 (?),z 2 (V)33：P3(?),V3 (= 0),z 3 (V)(駐點(diǎn))每點(diǎn)都有一個未知數(shù)，可對任何兩點(diǎn)列方程。解：以圓盤為基準(zhǔn)面，列1 -1、2 2兩斷面的能量方程：cV12V；30 1-02g22g列1 1、3點(diǎn)的能量方程:30吃0氏02g據(jù)連續(xù)性方程：Q-d2 V/12 RV246g2V276.4m2 /s264R2 21d4代入式:(忽略S 12 )V2= 8.74m/s, Vi=4.196m/s此處 為難 點(diǎn)，結(jié) 合實(shí) 際講 解Vi代入式:P3 3 Vg3898m所以.Q Ai V

30、i A2 V2 8.23L / sa a等壓面：P31.5比hP31.5Hg3.898 9800 1.5 980013.6 98000.396m 396mm【例2-13】 有一噴水裝置如圖示。 E = 0.3m, h2 = 1.0m, h3 = 2.5m，求噴水出口流速，及水流噴射高度h 不計(jì)水頭損失。解： 以3 3斷面為基準(zhǔn)面，列1 1、3 3兩斷面的能量方程:h2 h30 0 0 広 0P0h2hg以2 2斷面為基準(zhǔn)面，列2 2、4 4兩斷面的能量方程:Poh2 h1V22g選取 兩個 恰當(dāng) 的過 流斷 面所以,V4,2g h2 h3h2 h1、2 9.82.50.36.57m/sh V2

31、.20m 2g小結(jié)：了解皮托管流速儀的構(gòu)成對于正確列能量方程式起到了重要作用單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：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(yīng)用。技能目標(biāo)：讓學(xué)生掌握動量方程的步驟及注意點(diǎn)。德育目標(biāo)：穩(wěn)定液流的動量變化對設(shè)備受力的影響，提高運(yùn)行的質(zhì)量。教學(xué)重點(diǎn)1、應(yīng)用動量方程的步驟。2、穩(wěn)定液流的動量方程式。教學(xué)難點(diǎn)一、穩(wěn)定液流的動量方程式的推導(dǎo)過程。二、穩(wěn)定液流的動量方程式的應(yīng)用步驟。教學(xué)方法講授、分析、比擬教學(xué)媒體黑板、粉筆授課時間教材分析液流的動量方程式是動量定理在液體流動中的數(shù)

32、學(xué)表達(dá)式，反響 了液體的流速變化與壁面所受作用力之間的關(guān)系。教后記布置作業(yè)P53 2-30作業(yè)情況教學(xué)過程:備注引入課題:流體在受到外在切向應(yīng)力作用時，會產(chǎn)生不同特性的根本變形，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(yīng)用、動量方程的推導(dǎo)將力學(xué)中的動量定理應(yīng)用于流體的流動中，可以導(dǎo)出流體運(yùn)動的動量方程。1.微元流束的動量方程如下圖，為不可壓縮流體定常流動的微元流束,位置1-2流到1/-2/。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時間所研究流體從由于是定常流動，因此1/-2位置的流體(圖中陰影部掌握分)的動量不隨時間變化，故動量的變化就等于2

33、-2 /位置流體動量與1-1 /位置流體動量之差，即 d(mc) (mc)2 2 (mc)1 1dqv2dtc2dqv1dtc1由連續(xù)性方程dqv1dqv2 dqv代入動量定理，可得dFdqv© cj2.總流的動量方程對微兀流束的動量方程積分,可得總流的動量方程。qv( 2c21c1)把動量方程的矢量形式寫成投影形式為Fx qv( 2C2XGx)Fy qv(2c2y 1C1y)Fzqv( 2C2Z iCiz)說明：必須首先計(jì)算(1) 在計(jì)算過程中只涉及控制面上的運(yùn)動要素，而不必考慮控制體內(nèi)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(yīng)

34、用投影方程比擬方便。分析問題時要標(biāo)清流速和作用力的具體方向，要注 意各投影分量的正負(fù)號。(3) 使用時應(yīng)注意：適當(dāng)?shù)剡x擇控制面，完整地表達(dá)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(dāng)各個矢量不在同一方向時，應(yīng)先選取坐標(biāo)軸方向，以有利于分析為原 那么，并在圖上標(biāo)出。(5) 對于未知的邊界反力可先假定一個方向，如解出結(jié)果得正值，那么作用力方向與假定的相符合；解出結(jié)果得負(fù)值，貝M乍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(yīng)用動量方程是一個矢量方程，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。此處 為難 點(diǎn)，結(jié) 合實(shí) 際講 解(1) 應(yīng)用動量方程時，應(yīng)先

35、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(biāo)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(dāng)力和速 度在坐標(biāo)軸上的分量與坐標(biāo)正方向一致時，為正；相反時，為負(fù)。(4) 方程式左端的所有外力中一般包括：有效截面上壓強(qiáng)產(chǎn)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(yīng)用(1)流體作用于彎管的力是就會產(chǎn)生壓力作用于管壁。因此在設(shè)計(jì)管道時,在管路拐彎處必須考慮這個作用力，并設(shè)法平衡之，以防管道破裂。受力分析:沿X軸方向的作用力總和

36、為p-i A p2AcosRx動量變化沿x軸方向的動量變化為:Q(V cos V)代入方程p-i A p2A cosRxQ(V cosV)重點(diǎn) 學(xué)會 受力 分析同理Rx (Pi P2 cos)A QV (1 cos )Ryp2AsinQV sinr Jr； Ryarcta nRRx2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(dāng)作 近似的穩(wěn)定流動。受力分析：F動量變化：QV 0?理想流體的出流速度：V v'2gh?這一瞬刻在容器內(nèi)的流體，它在水平方向的動量變化將決定于單位的時間內(nèi)內(nèi)2容

37、器流出來的動量：QV AV?這一動量變化當(dāng)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。流動流體那么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2推力，即 F AV 2 Agh 2A h3自由射流對擋板的壓力水平00分析 射流 對擋 板的 作用 力射流從噴咀以速度沖向擋板，射流沖擊擋板后將沿?fù)醢逋獗矸殖蓛晒缮淞鳎?速度分別為Vi, V2,流量從Q分成Q和Q。由于射流的沖擊作用，在擋板上產(chǎn) 生一個作用力R。流體作用于擋板上的力那么與之大小相等，方向相反。X方向：受力分析：R動量變化:QiVi cos iQ2V2 cos 2QqVq根據(jù)動量方程，X軸向?yàn)椋篟xQ1V1 co

38、s 1Q2V2 cos 2QqVq同理 y軸向?yàn)椋篟yQMS in 1 ( Q2V2S in 2) 0Ry22tan R 一 Rx RyRx幾種特殊情況： 當(dāng)1= 2=， =0，那么兩股射流的動量必 然相等。1QiV iQ2V2Q0V02R Q0V0(cos1) 當(dāng)90，此時擋板是平面，而 不是曲面。RQ0V0V1 彳-!Nr K| '1AR 2 Q0V0例題:分析 角度 對于 受力 的影 響 當(dāng)180°，作用力最大。：di= 150mm d2= 75mmp1 = 2.06 x 105Pa, C= 0.02m3/s不計(jì)水頭損失求：水流對彎管的作用力大小和方向分析：1 1： p

39、i (V) , Vi (可求),z 1(V)2 2：卩2 (?) , V2 (可求)，z 2 (V)Vi Q 4Qr 1.132m/s解： A diQA24Qd；4.527 m/s取1-1、2-2兩斷面列伯努利方程2 2p1V1p2 V 22g2g225P2 P1 -V1 V21.964 10 Pa所以，2設(shè)R為彎管對水流的作用力，與水平方向的夾角為B,方向如圖 對選取的控制體列動量方程：x 方向：p1 A1 RxQ(0 V1)y 方向.Ry p2A2Q(V2 0)所以Rx 3663 N Ry 958 NR ：Rx Ry 3786 NRy arctg14.66Rx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(jié)：學(xué)會分析控制體的受力情況單元單元一液體機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律課題課題二液體動力學(xué)根本方程式及其應(yīng)用課型新授課課時2教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：了解水擊的概念、原理、分類，分析水擊發(fā)生過程。 技能目標(biāo)：通過分析水擊過程來認(rèn)識電廠中發(fā)生的各種水擊現(xiàn)象。 德育目標(biāo)：水擊容易造成管道破裂，形成真空和汽蝕現(xiàn)象，應(yīng)嚴(yán)格加 以防范。教學(xué)重點(diǎn)1、水擊受力分析。2、水擊的影響。教學(xué)難點(diǎn)一、區(qū)分