2011公共基礎(chǔ)-精講材料力學(xué)流體力學(xué)-第講義

水池A和密封B之間用一根長(zhǎng)l1=15m，直徑d=0．05m的管道連接，并從Bvhj進(jìn)用另一根直徑d相同長(zhǎng)l2=30m的輸水管流入大氣中(圖6—3—15)設(shè)管道進(jìn)口水頭損 v2 v

1v2hj閘3.2

hj出＝

hfd的水頭損 管道每m長(zhǎng)的水頭損 不計(jì)箱中及池中流速。當(dāng)恒定出流時(shí)，試求管中流量及B中的壓強(qiáng) 列出斷面A-A和斷面B,B的能量方程(基準(zhǔn)面取在B的水面上列出斷面B-B和斷面C-C的能量方程(取基準(zhǔn)面通過(guò)斷面C的中心已知H=12．1m由舶行駛時(shí)螺旋槳的推力，水工建筑物所受的推力等都需要用動(dòng)量方程求解。物體的動(dòng)量用My表示，采用理論力學(xué)中的動(dòng)量定律：作用在所研究物體上全部外力的矢量和等于物（一）圖6-3—16所示一流段，其中流體作恒定流動(dòng)。取斷面1—1和斷面2-2的流體段為脫離體，流體dt1’-1’2'-2'位置，它的動(dòng)量發(fā)生了變化。由于流動(dòng)是恒定的，斷面1’—1’至斷面2-2之間的流體動(dòng)量沒(méi)有變化。所以所取的流體段在dt時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量變化就相當(dāng)于1—11’—1’段的流體動(dòng)量與2-22'-2'段流體的動(dòng)量之前者動(dòng)量用Ks表示，后者動(dòng)量用Ks'表示。為確定KsKs'的表達(dá)式。在斷面1-1的面A1，平均v1，經(jīng)dt時(shí)間流過(guò)的距離vldt，體積vldt·A1pv1dtA(或pQdt)，動(dòng)量Ks=pQdtv1Ks’=pQdtv1，則動(dòng)量的增量：若∑F為dt1-2上外力的合力，∑Fdt此方程是用斷面平均流速來(lái)表示的動(dòng)量方程式。斷面上各點(diǎn)實(shí)際的流速是不相同的，用式6—3—16)即v1x、v1y、v1z為入流的平均流速在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的分速。v2x、v2y、v2z為出流的平均流速在[例6-3-3] 如圖6-3—17(a)所示，為一連接水泵出口的壓力水管，直徑d=500mm，彎管與水平的夾角45°，水流流過(guò)彎管時(shí)有一水平推力，為了防止彎管發(fā)生位移，筑一混凝土鎮(zhèn)墩使管道固定。若通過(guò)管道的流量0．5m3／s，斷面1-1和2-2中心點(diǎn)的壓力p1相對(duì)=108000N／㎡，p2相對(duì)=105000N／ 如圖6—3—17(b)所示，取彎管前后斷面1—1和2-2流體為分離體，現(xiàn)分析分離體上外力設(shè)管壁對(duì)流體的作用力R，動(dòng)量方程在x則動(dòng)量方程在y鎮(zhèn)墩對(duì)流體作用力的合力R流體對(duì)鎮(zhèn)墩的作用力P與R第四 曾經(jīng)，水、空氣等都是有粘性的，因而將產(chǎn)生流動(dòng)阻力。當(dāng)流體在固體壁面的約束動(dòng)，如管（一）有規(guī)則的分層流動(dòng)被稱為層流。隨著v的增大，顏色液將產(chǎn)生波動(dòng)，直到某一數(shù)值，顏色液擴(kuò)散到清水中，不復(fù)再見(jiàn)(見(jiàn)圖6-4-1中b)。這時(shí)，兩者已互相摻混，每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡是十分的，這種損失，層流時(shí)與斷面平均流速的一次方成正比，即hf∝v1.0；紊流時(shí)則與流速的1．75—2．0次方成Re作為判別流態(tài)的無(wú)量綱式中u、d、νRe≤2300是層流狀態(tài)。Re>2300是紊流狀態(tài)。對(duì)于非圓管中的流動(dòng)，雷諾數(shù)計(jì)算中特征長(zhǎng)度d可以用水力半徑R或當(dāng)量直徑d式中A2300/4=575。[6-4-1]一圓管，內(nèi)徑d=6mm