流體動力學基礎2課件

流體動力學基礎（2）1總流的伯諾里方程4-3實際伯諾里方程及其應用如果不計損失，則理想流體總流上的伯努力方程式為在過流斷面上速度分布比較均勻時動能修正系數(shù)=1,則總流與流線上的伯諾里方程式在形式上沒有區(qū)別.24-3實際伯諾里方程及其應用（1）文德利流量計節(jié)流式流量計（利用節(jié)流元件前后的壓差測定流量的儀器）3節(jié)流式流量計（利用節(jié)流元件前后的壓差測定流量的儀器）4-3實際伯諾里方程及其應用（2）孔板流量計44-3實際伯諾里方程及其應用節(jié)流式流量計（利用節(jié)流元件前后的壓差測定流量的儀器）（3）噴嘴流量計54-3實際伯諾里方程及其應用節(jié)流式流量計的幾個問題氣蝕空化管道中的斷面面積突變、液體機械中葉輪的磨蝕6倒啤酒或其它碳酸類飲料的方法及其它歪門斜倒，杯壁下流，改斜歸正4-3實際伯諾里方程及其應用節(jié)流氣穴——節(jié)流式流量計所能測定的最大流量計算例題教材P95例4-2壓力的影響和溫度的影響泡沫雪崩和馬太效應74-3伯諾里方程及其應用[例3]虹吸管現(xiàn)象

從水池引水至B點，基準面過虹吸管進口斷面的中心A點。C點為虹吸管中最高點，zc=9.5m。B點為虹吸管出口斷面的中心，zB=6m。若不計水頭損失，求C點的壓能和動能。[分析]對C-C、2-2斷面列伯努利方程式（假定動能修正系數(shù)為1）2個未知數(shù)，1個方程，需再補充一個方程84-3伯諾里方程及其應用對1-1、2-2斷面列伯努利方程式1個未知數(shù)，1個方程，可求解速度上面的方程即為補充的方程[解]將上面的分析過程逆行寫出即可。水的汽化壓強94-3伯諾里方程及其應用應用伯諾里方程的幾個要點1

注意使用均勻流的靜壓方程102

盡量使用已知參數(shù)比較多的均勻流或緩變流斷面，注意基準面的選擇例如自由液面、管道的出口斷面4-3伯諾里方程及其應用應用伯諾里方程的幾個要點113

注意汽化壓強、最大或最小等條件以及物理單位4注意兩個斷面之間的流量和能量的輸入或輸出5經(jīng)常與連續(xù)性方程聯(lián)合使用4-3伯諾里方程及其應用應用伯諾里方程的幾個要點124-3伯諾里方程及其應用應用伯諾里方程的幾個要點6

水泵、油泵和風機等是將電能轉變成流體的能量的裝置，但工作介質不同。7

水輪機、風力發(fā)電裝置等是將流體的能量轉變成電能的裝置，工作介質也不同，輸入和輸出與上面的相反。134-3伯諾里方程及其應用應用伯諾里方程的幾個實例3

平行運動的兩只船為何可能相撞？從兩張紙中間吹氣，紙張是合攏還是分開？2

運動著的輪船或火車旁為什么具有吸引力？4

對付強勁的臺風為什么要關窗戶？5

龍卷風來了為什么要趕緊開門窗？6

飛旋鏢、飛板為什么能自手中飛出后又回到身邊？1

飛機為什么能飛起來？——機翼升力地面效應是如何產生的？144-3伯諾里方程及其應用1

飛機為什么能飛起來？——機翼升力地面效應是如何產生的？波音747飛機的巡航速度500m/s，機翼面積約500m2，若在機翼上下面產生2.2m/s的速度差，則產生約340噸的升力。而飛機自重180噸、載重66噸。152

運動著的輪船或火車旁為什么具有吸引力？船運動方向BA4-3伯諾里方程及其應用由于水的密度遠大于空氣的密度，所以在相同的速度下，河流中船的引力要大得多。3

平行運動的兩只船為何可能相撞？從兩張紙中間吹氣，紙張是合攏還是分開？16上：空氣中的機翼上下壓力分布下：離地較近的機翼上下壓力分布左：飛機在空中飛行下：飛機貼地飛行，地面效應產生附加升力4

地面效應是如何產生的？174-4動

量方程及其應用18用歐拉法表示的動量方程式——求運動力K——表示物體的動量特別適用于求解某些流體與固體的相互作用問題。質點導數(shù)在質點系動量定理表述為：系統(tǒng)內的流體動量對時間的導數(shù)等于作用在系統(tǒng)上所有外力的矢量和1’2’2’1’4-4動

量方程及其應用191’2’2’1’流體從控制體1-2流入流出t時刻：K（1-2）=k（1-1’）+k(1’-2)tt+△t時刻：K（1’-2’）=k(1’-2)(t+△t)+k（2-2’）△t時間內流進動量（1-1’）段△t時間內流出動量（2-2’）段4-4動

量方程及其應用位變項時變項△t時間內動量的增量為：△K=k(1’-2’)-k（1-2）=k（2-2’）-k（1-1’）+k(1’-2)△t20如果控制體運動，則u換成流體的相對速度，外力中考慮慣性力。由動量定理得歐拉法表示的動量方程式4-4動

量方程及其應用位變造成的動量對時間的變化率：時變造成的動量對時間的變化率：21對一維定常流動4-4動

量方程及其應用用平均速度表示的動量方程式22動量項——積分項里的速度應變?yōu)檫^流斷面的平均速度V∵過流斷面的平均速度為V∴過流斷面上單位重量流體的平均動量為而過流斷面上流體的真實動量為∵過流斷面的平均速度與任一點速度的關系為∵∴所以顯然4-4動

量方程及其應用23使用條件：不可壓縮定常流動，質量力只有重力，兩個斷面是均勻過流斷面，兩個斷面之間無支流4-4動

量方程及其應用241、建立坐標系，分析作用在流體上的力動量方程式的應用RRxRyp1p2p1p2v1v2θ1θ2A1A2（一）求密度為ρ流量為Q的流體對管道的作用力2、列x方向的動量方程列y方向的動量方程3、流體對管道的作用力的大小4、合力的大小和方向：4-4動

量方程及其應用25yRxRxRxRyRyp1p1p1p2p2p2v1vvvvv2xxxyy直角變徑彎管直角等徑彎管反向等徑彎管RxRxRxp1p1p1p2p2p2v1v1vvv2v2xyyy逐漸收縮管等徑直管突然擴大管六個特例4-4動

量方程及其應用26RRxRyp1p2p1p2v1v2θ1θ2A1A2（1）（2）（3）4-4動

量方程及其應用27（4）（5）因此切應力伯諾里方程Rx實質上是作用在管壁上的摩擦力4-4動

量方程及其應用28已知閘門寬度B=6m，閘門前水深H=5m，閘門開口高度h=1.1m，閘門后收縮斷面水深hc=1m，流量Q=30m3/s,不計摩擦損失，求水流對閘門的推力。[解]建坐標系，選擇控制體，受力分析，列動量方程yxF0FcR動量方程式的應用（二）求矩形平板閘門下出流。密度為ρ流量為Q。水流對閘門的推力：需求作用力和速度4-4動

量方程及其應用29yxF0Fc流速均勻過流斷面滿足靜壓方程，使用靜力計算方法水流對閘門的推力：[答]略4-4動

量方程及其應用30（三）4-4動

量方程及其應用31[特例1]對θ=90o的擋板的沖擊力[特例2]對θ=180o的擋板的沖擊力yyxxvvvvvRxRxv4-4動

量方程及其應用32（三）受力體有相對運動右圖，曲線板向右勻速運動控制體是運動的相對速度相對流量4-4動

量方程及其應用334-4動

量方程及其應用34因為矢量a對矢量等式b=c+d

兩端同時進行矢性積運算，結果仍相等。所以a×b=a×(c+d)=a×c+a×d用歐拉法表示的動量矩方程式動量方程式也是一個矢量方程，如果用r表示控制體中任意一點在坐標系中的矢徑，則用此矢量r對動量方程式兩端進行矢性積運算，可得動量矩方程式說明：外力對坐標原點的合力矩等于通過控制面的凈動量矩與控制體內動量矩對時間的變化率之和。4-4動

量方程及其應用35r1r2r2r1v1v1v2v2v2u2u2w2w2w1w1u1u1ωα2ωα2α1α1將動量矩方程式應用于定轉速的葉輪機中，用絕對速度v代替質點速度u，因為是定常運動，故得：這就是常用于葉輪機中的定常流動的動量矩方程式。4-4動

量方程及其應用36由速度三角形可以看到因而動量矩方程式可寫為因為葉輪的角速度為葉輪的功率為單位重量流體所獲得的能量為泵類機械：N代表機械對流體作的功，H為泵產生的揚程。渦輪類機械：N代表流體對機械作的功，H為作用于渦輪上的水頭。1、2是葉片的工作角（1、2安裝角）4-4動

量方程及其應用374-4動

量方程及其