第三節(jié)液體動(dòng)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(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束第三節(jié)第三節(jié) 液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)液體動(dòng)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(dòng)量方程流體的動(dòng)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(dòng)力學(xué)主要研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化流體動(dòng)力學(xué)主要研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化規(guī)律。流動(dòng)液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方規(guī)律。流動(dòng)液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程是描述流動(dòng)液體力學(xué)規(guī)律的三個(gè)基本方程式。前兩程是描述流動(dòng)液體力學(xué)規(guī)律的三個(gè)基本方程式。前兩個(gè)方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，個(gè)方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動(dòng)量方程用來(lái)

2、解決流動(dòng)液體與固體壁面間的作用力問(wèn)動(dòng)量方程用來(lái)解決流動(dòng)液體與固體壁面間的作用力問(wèn)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(yè)上一頁(yè)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(dòng)理想液體、穩(wěn)定流動(dòng) 理想液體理想液體：假設(shè)的既無(wú)粘性又不可壓縮的流假設(shè)的既無(wú)粘性又不可壓縮的流體稱(chēng)為理想流體。體稱(chēng)為理想流體。 實(shí)際液體實(shí)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(dòng)穩(wěn)定流動(dòng)：液體流動(dòng)時(shí)，液體中任一點(diǎn)處的液體流動(dòng)時(shí)，液體中任一點(diǎn)處的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)，壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)，稱(chēng)為定常流動(dòng)或非時(shí)變流動(dòng)。（

3、稱(chēng)為定常流動(dòng)或非時(shí)變流動(dòng)。（實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)） 非穩(wěn)定流動(dòng)非穩(wěn)定流動(dòng)： 壓力、速度、密度隨時(shí)間變化壓力、速度、密度隨時(shí)間變化的流動(dòng)。的流動(dòng)。 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 總目錄總目錄 返回本章返回本章返回本節(jié)下一頁(yè)上一頁(yè)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(diǎn)的速度方向相切的曲線。液流中各質(zhì)點(diǎn)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(guò)一條封閉曲線的密集流線束。通過(guò)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(dòng)方向的截面，也稱(chēng)為過(guò)流截垂

4、直于流動(dòng)方向的截面，也稱(chēng)為過(guò)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(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束3.3.流速、流量流速、流量流量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)某通流截面流體的體積，單位時(shí)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(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的距離，實(shí)際流體內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的距離，實(shí)際流體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)流速不等。各質(zhì)點(diǎn)流速不等。平均流速平均流速：通過(guò)流體某截面流速的平均值通過(guò)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(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束1 1）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 2）流態(tài)）流態(tài)

5、 層流：層流： 分層、穩(wěn)定、分層、穩(wěn)定、 無(wú)橫向流動(dòng)。無(wú)橫向流動(dòng)。 湍流：湍流： 不分層、不穩(wěn)定、有橫向流動(dòng)。不分層、不穩(wěn)定、有橫向流動(dòng)。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(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束vdRe物理意義物理意義ReRe無(wú)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(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束 液體在管內(nèi)作恒定流動(dòng)，液體在管內(nèi)作恒定流動(dòng)，任取任取1 1、2 2兩個(gè)通流截面，兩個(gè)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(shí)間內(nèi)流過(guò)兩個(gè)截面的位時(shí)間內(nèi)流過(guò)兩個(gè)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(shuō)明了恒定流動(dòng)中流過(guò)各截面流量連續(xù)性方程說(shuō)明了恒定流動(dòng)中流過(guò)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(yè)上一頁(yè)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(dòng)：理想液體作恒定流動(dòng) 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(shí)間在時(shí)間d dt t內(nèi)流到內(nèi)流到abab 外力對(duì)流束段外力對(duì)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(dòng)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(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束2 2、實(shí)際液體伯努利方程、實(shí)際液體伯努利方程pghpghpvv22222211112121 實(shí)際液體實(shí)際液體： 有粘性、可壓縮、有粘性、可壓縮、 非穩(wěn)定流動(dòng)。非穩(wěn)定流動(dòng)。 速度修正速度修正: : 動(dòng)能修正系數(shù)動(dòng)能修正系數(shù) 平均流速代替實(shí)際流速，考慮能量損失平均流速代替實(shí)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(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束m2v2動(dòng)量方程動(dòng)量方程)(1122vvqF依據(jù)依據(jù)：動(dòng)量定理：動(dòng)量定理m1v1Ft12121122vvqvvtVVmtvmvmF1 12 2- -動(dòng)量修正系數(shù)，湍流動(dòng)量修正系數(shù)，湍流=1=1，層流，層流=4/3=4/3t(mv)Fdd 用來(lái)計(jì)算流動(dòng)液體作用在限制用來(lái)計(jì)算流動(dòng)液體作用在限制其流動(dòng)的固體壁面上的總作用力。其流動(dòng)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(yè)上一頁(yè)結(jié)束結(jié)束例題：閥芯打開(kāi)時(shí)受力分析例題：閥芯打開(kāi)時(shí)受力分析1 1. .液體受力液體受力 F Fx x=q(q(2