流體力學(xué)期末考試總結(jié)PPT課件

1、1緒論緒論 一、流體力學(xué)含義一、流體力學(xué)含義 研究流體的運(yùn)動(dòng)和平衡規(guī)律以及流體和固體之間相互作用的一門學(xué)科研究流體的運(yùn)動(dòng)和平衡規(guī)律以及流體和固體之間相互作用的一門學(xué)科 。 二、研究對(duì)象二、研究對(duì)象 流體：流體：可以流動(dòng)可以流動(dòng)的物質(zhì)的物質(zhì) 在微小剪切力作用下，就能夠連續(xù)不斷地發(fā)生變形（流動(dòng)）的物質(zhì)。在微小剪切力作用下，就能夠連續(xù)不斷地發(fā)生變形（流動(dòng)）的物質(zhì)。 基本特征基本特征：可流動(dòng)性，不能承受拉力和剪切力，無(wú)固定形狀。：可流動(dòng)性，不能承受拉力和剪切力，無(wú)固定形狀。第1頁(yè)/共108頁(yè)2緒論緒論 特性：特性： 1 1）液體存在自由界面，氣體則無(wú)；）液體存在自由界面，氣體則無(wú)； 2 2）液體容積一

2、定，氣體無(wú)固定容積；）液體容積一定，氣體無(wú)固定容積； 3 3）氣體易于壓縮，而液體壓縮性很小。）氣體易于壓縮，而液體壓縮性很小。 共性：共性： 不考慮自由界面和壓縮性的影響時(shí)，具有共性。不考慮自由界面和壓縮性的影響時(shí)，具有共性。第2頁(yè)/共108頁(yè)3緒論緒論 三、流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)三、流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 把流體看成由把流體看成由無(wú)窮多無(wú)窮多的的一個(gè)緊挨著一個(gè)一個(gè)緊挨著一個(gè)的的連續(xù)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)質(zhì)點(diǎn)（每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)可以認(rèn)為包含著許（每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)可以認(rèn)為包含著許多作紊亂運(yùn)動(dòng)的分子）所構(gòu)成的多作紊亂運(yùn)動(dòng)的分子）所構(gòu)成的連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)。 第3頁(yè)/共108頁(yè)4緒論緒論 四、流體力學(xué)的任務(wù)和研究方法四、流體力學(xué)的任務(wù)

3、和研究方法 1 1、任務(wù)、任務(wù) 從宏觀的角度來(lái)研究由于外界原因引起的流體的平衡或運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。對(duì)于流體內(nèi)部的從宏觀的角度來(lái)研究由于外界原因引起的流體的平衡或運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。對(duì)于流體內(nèi)部的分子一般不予考慮。分子一般不予考慮。 2 2、研究方法、研究方法 1 1）理論分析法）理論分析法 2 2）實(shí)驗(yàn)分析法）實(shí)驗(yàn)分析法 第4頁(yè)/共108頁(yè)5第一章第一章 流體的屬性流體的屬性第5頁(yè)/共108頁(yè)61.1 1.1 流體的密度和重度流體的密度和重度 一、密度（一、密度（mass densitymass density） 單位體積的流體所具有的質(zhì)量，表示符號(hào)單位體積的流體所具有的質(zhì)量，表示符號(hào) 。 單位：?jiǎn)挝唬簁g

4、/mkg/m3 3 密度反映流體的密度反映流體的慣性。慣性。 均勻流體：均勻流體： 非均勻流體：非均勻流體： dmdm所取微元體的質(zhì)量；所取微元體的質(zhì)量；dVdV微元體的體積微元體的體積 dVdmVmV0limVm第6頁(yè)/共108頁(yè)71.1 1.1 流體的密度和重度流體的密度和重度 與密度有關(guān)的兩個(gè)概念：與密度有關(guān)的兩個(gè)概念： 1 1、比容（、比容（specific volumespecific volume） 單位質(zhì)量的流體所占的體積。單位質(zhì)量的流體所占的體積。 2 2、比重（、比重（specific gravityspecific gravity） 1 1）液體）液體 某液體的密度與標(biāo)準(zhǔn)大

5、氣壓下某液體的密度與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下4 4 C C純水的密度的比值。純水的密度的比值。 2 2）氣體）氣體 在在同樣的壓力和溫度同樣的壓力和溫度條件下，氣體的密度與空氣的密度之比。條件下，氣體的密度與空氣的密度之比。第7頁(yè)/共108頁(yè)8 二、重度（二、重度（gravity densitygravity density） 單位體積的流體所具有的重量，表示符號(hào)單位體積的流體所具有的重量，表示符號(hào) 。 單位：?jiǎn)挝唬篘/mN/m3 3 重度反映流體的重度反映流體的萬(wàn)有引力特性萬(wàn)有引力特性。 均勻流體：均勻流體： 非均勻流體：非均勻流體： dGdG所取微元體的重量；所取微元體的重量；dVdV微元體的體積微元

6、體的體積 dVdGVGV0limVG1.1 1.1 流體的密度和重度流體的密度和重度第8頁(yè)/共108頁(yè)9 三、密度與重度的關(guān)系三、密度與重度的關(guān)系 g g當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣犬?dāng)?shù)氐闹亓铀俣?注意：注意：流體的密度與它所處的位置無(wú)關(guān)，而流體的重度卻隨它所處位置的變化而變化。流體的密度與它所處的位置無(wú)關(guān)，而流體的重度卻隨它所處位置的變化而變化。 ggVmVG1.1 1.1 流體的密度和重度流體的密度和重度mgG 第9頁(yè)/共108頁(yè)101.2 1.2 流體的壓縮性和膨脹性流體的壓縮性和膨脹性 一、流體的壓縮性（一、流體的壓縮性（compressibilitycompressibility） 流體受壓力

7、的影響而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)。流體受壓力的影響而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)。 1 1、體積壓縮系數(shù)、體積壓縮系數(shù) p p 流體在溫度不變的情況下，壓力每增加一個(gè)單位，流體體積的相對(duì)變化量。流體在溫度不變的情況下，壓力每增加一個(gè)單位，流體體積的相對(duì)變化量。 若若 p p作用在流體上的壓力變化量；作用在流體上的壓力變化量； V V流體體積的變化量；流體體積的變化量； V V流體原來(lái)的體積，則流體原來(lái)的體積，則 單位：?jiǎn)挝唬篜aPa-1-1VVpp1)(,VF)T, p(f第10頁(yè)/共108頁(yè)111.2 1.2 流體的壓縮性和膨脹性流體的壓縮性和膨脹性 2 2、體積彈性模數(shù)（模量）、體積彈性模數(shù)（模量）K

8、 K 體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)，表示流體產(chǎn)生單位體積的相對(duì)變化量時(shí)所需要的壓力增量。體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)，表示流體產(chǎn)生單位體積的相對(duì)變化量時(shí)所需要的壓力增量。 KK，壓縮性，壓縮性，抗壓性能，抗壓性能。 壓縮性：氣體壓縮性：氣體液體液體固體固體 二、壓縮流體與不可壓縮流體二、壓縮流體與不可壓縮流體 不可壓縮流體：能夠忽略其壓縮性的流體。不可壓縮流體：能夠忽略其壓縮性的流體。 可壓縮流體：不可忽略其壓縮性的流體?？蓧嚎s流體：不可忽略其壓縮性的流體。 注意注意：劃分非絕對(duì)。：劃分非絕對(duì)。 VVpKp1第11頁(yè)/共108頁(yè)121.2 1.2 流體的壓縮性和膨脹性流體的壓縮性和膨脹性 三、流體的膨脹性（三、流

9、體的膨脹性（dilatabilitydilatability） 流體受溫度的影響而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)。流體受溫度的影響而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)。 溫度膨脹系數(shù)溫度膨脹系數(shù) T T 流體在流體在壓力不變壓力不變的情況下，溫度升高一個(gè)單位時(shí)所發(fā)生的體積的相對(duì)變化量。的情況下，溫度升高一個(gè)單位時(shí)所發(fā)生的體積的相對(duì)變化量。 液體的膨脹性一般不予考慮。液體的膨脹性一般不予考慮。VVTT1第12頁(yè)/共108頁(yè)131.3 1.3 氣體的重要性質(zhì)氣體的重要性質(zhì) 壓力和溫度的改變對(duì)氣體密度或重度的變化影響很大。氣壓傳動(dòng)的軟特性。壓力和溫度的改變對(duì)氣體密度或重度的變化影響很大。氣壓傳動(dòng)的軟特性。 一、氣體的狀態(tài)方

10、程（一、氣體的狀態(tài)方程（state equationstate equation） 理想氣體狀態(tài)方程：理想氣體狀態(tài)方程： pV=nRpV=nRmmT T式中，式中，p p氣體的絕對(duì)壓力，氣體的絕對(duì)壓力，PaPa v v氣體的比容，氣體的比容，mm3 3/kg/kg T T氣體的絕對(duì)溫度，氣體的絕對(duì)溫度，K K R R氣體常數(shù)，氣體常數(shù)，NNm/kgm/kgK K?？諝??？諝釸=287R=287 思考：思考：pV=nRpV=nRmmT P41T P41：RTpv gRTpRTp/第13頁(yè)/共108頁(yè)141.3 1.3 氣體的重要性質(zhì)氣體的重要性質(zhì) 1 1、等溫過(guò)程（、等溫過(guò)程（isotherma

11、l processisothermal process） 一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)變化是在一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)變化是在溫度不變溫度不變的條件下進(jìn)行的。的條件下進(jìn)行的。 2 2、等壓過(guò)程（、等壓過(guò)程（isotonic processisotonic process） 一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)變化是在一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)變化是在壓力不變壓力不變的條件下進(jìn)行的。的條件下進(jìn)行的。 3 3、等容過(guò)程（、等容過(guò)程（isochors processisochors process） 一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)變化是在一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)變化是在容積不變?nèi)莘e不變的條件下進(jìn)行的。的條件下進(jìn)行的。 第14頁(yè)/共10

12、8頁(yè)151.3 1.3 氣體的重要性質(zhì)氣體的重要性質(zhì) 4 4、絕熱過(guò)程（、絕熱過(guò)程（adiabatic processadiabatic process） 一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)變化是在一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)變化是在與外界無(wú)熱交換與外界無(wú)熱交換的條件下進(jìn)行的。的條件下進(jìn)行的。 k k絕熱指數(shù)，對(duì)于空氣，絕熱指數(shù)，對(duì)于空氣，k=1.4k=1.4；對(duì)飽和蒸氣，；對(duì)飽和蒸氣，k=1.3k=1.3constpvk第15頁(yè)/共108頁(yè)161.3 1.3 氣體的重要性質(zhì)氣體的重要性質(zhì) 5 5、多變過(guò)程（、多變過(guò)程（variable processvariable process） 一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)參

13、數(shù)一定質(zhì)量的氣體，其狀態(tài)參數(shù)p p、v v、T T都發(fā)生變化，與外界也不是絕熱的。都發(fā)生變化，與外界也不是絕熱的。 n n多變指數(shù)多變指數(shù) 注意：注意：嚴(yán)格講，氣體狀態(tài)變化過(guò)程大多屬于多變過(guò)程。嚴(yán)格講，氣體狀態(tài)變化過(guò)程大多屬于多變過(guò)程。constpvn第16頁(yè)/共108頁(yè)171.3 1.3 氣體的重要性質(zhì)氣體的重要性質(zhì) 二、空氣的密度二、空氣的密度 空氣的密度隨溫度和壓力的變化而變化空氣的密度隨溫度和壓力的變化而變化 在熱力學(xué)溫度為在熱力學(xué)溫度為273.16K273.16K，絕對(duì)壓力，絕對(duì)壓力p p0 0=1.013=1.01310105 5PaPa時(shí)空氣的密度為時(shí)空氣的密度為 0 0=1.2

14、93kg/m1.293kg/m3 3左右。左右。式中，式中，t t攝氏溫度攝氏溫度 p p絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力0016.27316.273ppt第17頁(yè)/共108頁(yè)181.3 1.3 氣體的重要性質(zhì)氣體的重要性質(zhì) 三、空氣的濕度與含濕量三、空氣的濕度與含濕量 飽和濕空氣：水蒸氣含量達(dá)到最大值，即飽和狀態(tài)。飽和濕空氣：水蒸氣含量達(dá)到最大值，即飽和狀態(tài)。 未飽和濕空氣（過(guò)熱狀態(tài)）未飽和濕空氣（過(guò)熱狀態(tài)） 1 1、濕度、濕度 1 1）絕對(duì)濕度）絕對(duì)濕度 1m1m3 3濕空氣中含有的水蒸氣的質(zhì)量。濕空氣中含有的水蒸氣的質(zhì)量。 飽和絕對(duì)濕度飽和絕對(duì)濕度 s s 一定溫度下，濕空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的絕對(duì)濕度。一

15、定溫度下，濕空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的絕對(duì)濕度。 pp2 2，則，則 兩側(cè)液面高度一定不相等，且兩側(cè)液面高度一定不相等，且h h1 1h 2 2）且互不相混的兩種液體，且兩側(cè)液面上壓力）且互不相混的兩種液體，且兩側(cè)液面上壓力相等，則裝有較重液體的一側(cè)會(huì)流向裝有較輕液體的一側(cè)，使其液面升高。相等，則裝有較重液體的一側(cè)會(huì)流向裝有較輕液體的一側(cè)，使其液面升高。 結(jié)論：分界面至自由液面結(jié)論：分界面至自由液面的高度與液體的重度成反比。的高度與液體的重度成反比。分界面以下任何高度的水平面分界面以下任何高度的水平面仍然是等壓面。仍然是等壓面。 hpA1Ih1ap0pA2IIh2ap0eeA第42頁(yè)/共108頁(yè)43

16、2.4 2.4 重力作用下流體的平衡重力作用下流體的平衡 三、重力作用下氣體的平衡三、重力作用下氣體的平衡 、 常數(shù)，常數(shù)， 1 1、等溫狀態(tài)、等溫狀態(tài) （等溫氣體在重力作用下平衡時(shí)壓力分布規(guī)律）（等溫氣體在重力作用下平衡時(shí)壓力分布規(guī)律）RTpv RTpgZYX00gdzZdzYdyXdxdpczpgRTlnppgRTzz00lnRTp第43頁(yè)/共108頁(yè)442.4 2.4 重力作用下流體的平衡重力作用下流體的平衡 2 2、絕熱狀態(tài)、絕熱狀態(tài) 氣體在重力作用下絕熱平氣體在重力作用下絕熱平 衡時(shí)壓力分布規(guī)律衡時(shí)壓力分布規(guī)律 氣體在重力作用下絕熱平氣體在重力作用下絕熱平 衡時(shí)密度分布規(guī)律衡時(shí)密度分

17、布規(guī)律constpkkpp100gdzZdzYdyXdxdpkkpppkkzz1000011kkpp001000011kpkkzz第44頁(yè)/共108頁(yè)452.5 2.5 流體靜壓力的傳遞流體靜壓力的傳遞 一、帕斯卡定律一、帕斯卡定律 在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)等值同時(shí)傳遞到液體內(nèi)所有各點(diǎn)上。傳遞到液體內(nèi)所有各點(diǎn)上。 靜止液體中壓力處處相等。（靜止液體中壓力處處相等。（p21p21）AFp第45頁(yè)/共108頁(yè)462.5 2.5 流體靜壓力的傳遞流體靜壓力的傳遞 二、液壓系統(tǒng)中壓力的形成二、液壓系統(tǒng)中壓力的形成 以液壓千斤頂為例。以液壓

18、千斤頂為例。11AFp12122AAFAF p2AWp2111AAWAF p第46頁(yè)/共108頁(yè)472.5 2.5 流體靜壓力的傳遞流體靜壓力的傳遞 討論：討論： 1 1）WW，p p，F(xiàn) F1 1 2 2）A A1 1，A A2 2 ， F F1 1 3 3）W=0W=0，p=0p=0， F F1 1=0=0 結(jié)論：結(jié)論： 液壓傳動(dòng)中的壓力取決于液壓傳動(dòng)中的壓力取決于外界負(fù)載外界負(fù)載。2AWp21AWApAF11第47頁(yè)/共108頁(yè)482.6 2.6 靜止液體作用固體壁面上的力靜止液體作用固體壁面上的力 一、靜止液體作用在平面上的力一、靜止液體作用在平面上的力 1 1、力的大小與方向、力的大

19、小與方向 在靜止液體中，作用在平面上的合力等于作用在該平面幾何中心點(diǎn)處的靜壓力與該平在靜止液體中，作用在平面上的合力等于作用在該平面幾何中心點(diǎn)處的靜壓力與該平面面積的乘積。面面積的乘積。 F=AF=A（p p0 0+ + h hC C） A A平面的面積；平面的面積； p p0 0自由液面上的壓力；自由液面上的壓力； h hC C平面幾何中心位于液面以下的深度。平面幾何中心位于液面以下的深度。 若不計(jì)重力作用，作用在固體平面上的力等于靜壓力與承壓面積的乘積。若不計(jì)重力作用，作用在固體平面上的力等于靜壓力與承壓面積的乘積。 方向方向垂直指向固體壁面。垂直指向固體壁面。第48頁(yè)/共108頁(yè)492.

20、6 2.6 靜止液體作用固體壁面上的力靜止液體作用固體壁面上的力 2 2、力的作用點(diǎn)（壓力中心）、力的作用點(diǎn)（壓力中心） 壓力中心總是在平面幾何中心之下。壓力中心總是在平面幾何中心之下。 h hD D（相對(duì)）壓力中心距離自由液面的深度；（相對(duì)）壓力中心距離自由液面的深度； J JC C平面面積平面面積A A相對(duì)于通過(guò)幾何中心且與相對(duì)于通過(guò)幾何中心且與x x軸相平行軸相平行 的軸的慣性矩；的軸的慣性矩； 平面與液體自由液面的夾角。平面與液體自由液面的夾角。AhJhhCCC2Dsin第49頁(yè)/共108頁(yè)502.6 2.6 靜止液體作用固體壁面上的力靜止液體作用固體壁面上的力第50頁(yè)/共108頁(yè)51

21、2.6 2.6 靜止液體作用固體壁面上的力靜止液體作用固體壁面上的力 二、靜止液體作用在曲面上的力二、靜止液體作用在曲面上的力 合力在某個(gè)方向上的分力等于流體靜壓力與曲面在該方向的垂直面內(nèi)投影面積的乘積。合力在某個(gè)方向上的分力等于流體靜壓力與曲面在該方向的垂直面內(nèi)投影面積的乘積。yozxpAF xoyzpAF 22FzxFF xzFFtan第51頁(yè)/共108頁(yè)522.7 2.7 流體靜壓力的測(cè)量流體靜壓力的測(cè)量 一、單管測(cè)壓計(jì)一、單管測(cè)壓計(jì) 最簡(jiǎn)單的測(cè)壓計(jì)。內(nèi)徑大于最簡(jiǎn)單的測(cè)壓計(jì)。內(nèi)徑大于5mm5mm的直玻璃管，一端通測(cè)壓點(diǎn)，一端直接通大氣。的直玻璃管，一端通測(cè)壓點(diǎn)，一端直接通大氣。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)

22、單優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：不能用來(lái)測(cè)很高的壓力缺點(diǎn)：不能用來(lái)測(cè)很高的壓力hppA0Ahp0hppA00pphA第52頁(yè)/共108頁(yè)532.7 2.7 流體靜壓力的測(cè)量流體靜壓力的測(cè)量 二、二、U U形管測(cè)壓計(jì)形管測(cè)壓計(jì) U U形管一端通測(cè)壓點(diǎn)，一端直接通大氣。形管一端通測(cè)壓點(diǎn)，一端直接通大氣。 測(cè)氣體壓力時(shí)，測(cè)氣體壓力時(shí)，U U形管中裝水或酒精；測(cè)液體壓力時(shí)，形管中裝水或酒精；測(cè)液體壓力時(shí)，U U形管中裝水銀或其他重液。形管中裝水銀或其他重液。 注意：注意：測(cè)氣體壓力時(shí)，因?yàn)闇y(cè)氣體壓力時(shí)，因?yàn)?1 1 2 2，所以所以11hppABBCp0Ah2h112220hppC11220hhppA220hpp

23、A11220hhppA第53頁(yè)/共108頁(yè)542.7 2.7 流體靜壓力的測(cè)量流體靜壓力的測(cè)量 三、三、U U形管壓差計(jì)形管壓差計(jì) U U形管兩端分別通不同的測(cè)壓點(diǎn)。形管兩端分別通不同的測(cè)壓點(diǎn)。 討論：討論： 1 1）若）若 A A= B B= 0 0，則，則 2 2）若）若A A、B B為同一種氣體，且為同一種氣體，且A A、B B在同一高度上，則在同一高度上，則hzppAAC1hzppBBD12DCpp 121zzhppABABA12001zzhppBAhppBA1第54頁(yè)/共108頁(yè)552.7 2.7 流體靜壓力的測(cè)量流體靜壓力的測(cè)量 四、微壓計(jì)四、微壓計(jì) 一寬體容器和一根可調(diào)傾角的玻璃

24、管。一寬體容器和一根可調(diào)傾角的玻璃管。sinlp 0hppA0第55頁(yè)/共108頁(yè)562.7 2.7 流體靜壓力的測(cè)量流體靜壓力的測(cè)量 五、負(fù)壓表（真空度表）五、負(fù)壓表（真空度表） 負(fù)壓表或真空度表測(cè)量，也可用測(cè)壓管測(cè)出。負(fù)壓表或真空度表測(cè)量，也可用測(cè)壓管測(cè)出。 hpp0p11pah第56頁(yè)/共108頁(yè)57第三章第三章 流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)第57頁(yè)/共108頁(yè)583.1 3.1 流體運(yùn)動(dòng)的描述流體運(yùn)動(dòng)的描述 一、流場(chǎng)、流體質(zhì)點(diǎn)、空間點(diǎn)一、流場(chǎng)、流體質(zhì)點(diǎn)、空間點(diǎn) 1 1、流場(chǎng)、流場(chǎng) 流體運(yùn)動(dòng)的全部范圍。流體運(yùn)動(dòng)的全部范圍。 通道流場(chǎng)通道流場(chǎng)：經(jīng)過(guò)管道或明渠流動(dòng)的流場(chǎng)，也叫徑流流場(chǎng)：經(jīng)過(guò)管道或明渠

25、流動(dòng)的流場(chǎng)，也叫徑流流場(chǎng)” 繞流流場(chǎng)繞流流場(chǎng)：繞過(guò)物體流動(dòng)的流場(chǎng)：繞過(guò)物體流動(dòng)的流場(chǎng) 2 2、流體質(zhì)點(diǎn)（微團(tuán)）、流體質(zhì)點(diǎn)（微團(tuán)） 在作為連續(xù)介質(zhì)的流體中取出的一個(gè)在作為連續(xù)介質(zhì)的流體中取出的一個(gè)極小的體積單元極小的體積單元，看作物理點(diǎn)。，看作物理點(diǎn)。 注意：注意：通常認(rèn)為在這個(gè)極小的體積單元中運(yùn)動(dòng)參量是相同的。通常認(rèn)為在這個(gè)極小的體積單元中運(yùn)動(dòng)參量是相同的。第58頁(yè)/共108頁(yè)593.1 3.1 流體運(yùn)動(dòng)的描述流體運(yùn)動(dòng)的描述 3 3、空間點(diǎn)、空間點(diǎn) 幾何點(diǎn)，表示空間的一個(gè)位置。幾何點(diǎn)，表示空間的一個(gè)位置。 流體質(zhì)點(diǎn)與空間點(diǎn)的比較：流體質(zhì)點(diǎn)與空間點(diǎn)的比較： 流體質(zhì)點(diǎn)是流體的一部分，在空間運(yùn)動(dòng)，具

26、有某些物理量，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，這些物理流體質(zhì)點(diǎn)是流體的一部分，在空間運(yùn)動(dòng)，具有某些物理量，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，這些物理量會(huì)發(fā)生變化。量會(huì)發(fā)生變化。 空間點(diǎn)則是不動(dòng)的，是在空間中的一個(gè)空的幾何位置。在連續(xù)的時(shí)間過(guò)程中，同一個(gè)空間點(diǎn)則是不動(dòng)的，是在空間中的一個(gè)空的幾何位置。在連續(xù)的時(shí)間過(guò)程中，同一個(gè)空間點(diǎn)先后會(huì)有不同的流體質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)?？臻g點(diǎn)先后會(huì)有不同的流體質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)。第59頁(yè)/共108頁(yè)603.1 3.1 流體運(yùn)動(dòng)的描述流體運(yùn)動(dòng)的描述 二、流體運(yùn)動(dòng)的描述二、流體運(yùn)動(dòng)的描述 1 1、拉格朗日法（質(zhì)點(diǎn)法）、拉格朗日法（質(zhì)點(diǎn)法） 研究流場(chǎng)內(nèi)個(gè)別流體質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)間其位置、流速、壓力的變化。也就是用不同質(zhì)點(diǎn)研究流

27、場(chǎng)內(nèi)個(gè)別流體質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)間其位置、流速、壓力的變化。也就是用不同質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量隨時(shí)間的變化來(lái)描述流體的運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)參量隨時(shí)間的變化來(lái)描述流體的運(yùn)動(dòng)。 具體方法具體方法：跟著所選定的流體質(zhì)點(diǎn)，觀察它在空間移動(dòng)過(guò)程中各物理量的變化。跟著所選定的流體質(zhì)點(diǎn)，觀察它在空間移動(dòng)過(guò)程中各物理量的變化。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以了解流體個(gè)別質(zhì)點(diǎn)的各種參量從頭到尾的變化情況?？梢粤私饬黧w個(gè)別質(zhì)點(diǎn)的各種參量從頭到尾的變化情況。第60頁(yè)/共108頁(yè)613.1 3.1 流體運(yùn)動(dòng)的描述流體運(yùn)動(dòng)的描述 2 2、歐拉法（空間點(diǎn)法）、歐拉法（空間點(diǎn)法） 研究整個(gè)流場(chǎng)內(nèi)不同位置上的流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)參量隨時(shí)間的變化。也就是用同一瞬時(shí)研究整

28、個(gè)流場(chǎng)內(nèi)不同位置上的流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)參量隨時(shí)間的變化。也就是用同一瞬時(shí)的全部流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)參量來(lái)描述流體的運(yùn)動(dòng)。的全部流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)參量來(lái)描述流體的運(yùn)動(dòng)。 具體方法具體方法：在選定的空間點(diǎn)，觀察它的變化（指流經(jīng)它的流體質(zhì)點(diǎn)的物理量的變化）。在選定的空間點(diǎn)，觀察它的變化（指流經(jīng)它的流體質(zhì)點(diǎn)的物理量的變化）。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能表示個(gè)別質(zhì)點(diǎn)從起始到終了的全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程。不能表示個(gè)別質(zhì)點(diǎn)從起始到終了的全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以表示同一瞬時(shí)整個(gè)流場(chǎng)的參量?？梢员硎就凰矔r(shí)整個(gè)流場(chǎng)的參量。第61頁(yè)/共108頁(yè)623.1 3.1 流體運(yùn)動(dòng)的描述流體運(yùn)動(dòng)的描述 加速度加速度=時(shí)變加速度時(shí)變加速度+ +位變加

29、速度位變加速度) t , z, y, x() t , z, y, x(pp) t , z, y, x(uu) t , z, y, x(uu) t , z, y, x(uuzzyyxxzxyxxxxxxuzuuyuuxutudtdua 第62頁(yè)/共108頁(yè)633.2 3.2 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念流體運(yùn)動(dòng)的基本概念 一、穩(wěn)定流動(dòng)和非穩(wěn)定流動(dòng)一、穩(wěn)定流動(dòng)和非穩(wěn)定流動(dòng) 1 1、穩(wěn)定流動(dòng)、穩(wěn)定流動(dòng) 流體流動(dòng)時(shí)，若流體中任何一空間點(diǎn)處的壓力、速度和密度等物理量都不隨時(shí)間變化，流體流動(dòng)時(shí)，若流體中任何一空間點(diǎn)處的壓力、速度和密度等物理量都不隨時(shí)間變化，則稱流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)（定常流動(dòng)、恒定流動(dòng)）則稱流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)

30、（定常流動(dòng)、恒定流動(dòng)） 穩(wěn)定流動(dòng)的時(shí)變加速度為穩(wěn)定流動(dòng)的時(shí)變加速度為0 0。 注意：注意：定常流動(dòng)的流場(chǎng)中任何點(diǎn)的流動(dòng)參量不隨時(shí)間而變，但不同點(diǎn)的流動(dòng)參量是可定常流動(dòng)的流場(chǎng)中任何點(diǎn)的流動(dòng)參量不隨時(shí)間而變，但不同點(diǎn)的流動(dòng)參量是可以不同的。以不同的。 )z , y, x(pp)z , y, x(uuxx第63頁(yè)/共108頁(yè)643.2 3.2 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念流體運(yùn)動(dòng)的基本概念 2 2、非穩(wěn)定流動(dòng)、非穩(wěn)定流動(dòng) 在任何固定空間點(diǎn)，如果有任何流動(dòng)參量隨時(shí)間而變的流動(dòng)。在任何固定空間點(diǎn)，如果有任何流動(dòng)參量隨時(shí)間而變的流動(dòng)。 二、跡線與流線二、跡線與流線 1 1、跡線、跡線 跡線就是流體質(zhì)點(diǎn)在某一段時(shí)間運(yùn)

31、動(dòng)的軌跡線。跡線就是流體質(zhì)點(diǎn)在某一段時(shí)間運(yùn)動(dòng)的軌跡線。 只有以只有以拉格朗日法拉格朗日法表示流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)才能做出跡線。表示流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)才能做出跡線。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：對(duì)于每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都有一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡，所以跡線是一族曲線，而且跡線只隨質(zhì)點(diǎn)對(duì)于每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都有一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡，所以跡線是一族曲線，而且跡線只隨質(zhì)點(diǎn)不同而異。不同而異。 第64頁(yè)/共108頁(yè)653.2 3.2 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念流體運(yùn)動(dòng)的基本概念 2 2、流線、流線 在同一瞬時(shí)流場(chǎng)中連續(xù)的不同位置質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)方向線。在同一瞬時(shí)流場(chǎng)中連續(xù)的不同位置質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)方向線。 流線是某一流線是某一瞬時(shí)瞬時(shí)液流中一條條標(biāo)志其各處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的曲線，在流線上各

32、點(diǎn)處的瞬時(shí)液流中一條條標(biāo)志其各處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的曲線，在流線上各點(diǎn)處的瞬時(shí)液流方向與該點(diǎn)的切線方向重合。液流方向與該點(diǎn)的切線方向重合。 注意：注意： 1 1）穩(wěn)定流動(dòng)流線的形狀不隨時(shí)間而變，跡線與流線重合。）穩(wěn)定流動(dòng)流線的形狀不隨時(shí)間而變，跡線與流線重合。 2 2）流線之間不可能相交，也不可能轉(zhuǎn)折。）流線之間不可能相交，也不可能轉(zhuǎn)折。第65頁(yè)/共108頁(yè)663.2 3.2 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念流體運(yùn)動(dòng)的基本概念 流線的微分方程式為流線的微分方程式為 三、流管和流束三、流管和流束 1 1、流管、流管 在流場(chǎng)中給出一條不屬于流線在流場(chǎng)中給出一條不屬于流線的任意封閉曲線，沿該封閉曲線上的任意封閉曲線，沿

33、該封閉曲線上的每一點(diǎn)作流線，由這些流線組成的每一點(diǎn)作流線，由這些流線組成的管狀表面。的管狀表面。 注意：注意：流管內(nèi)外流線均不會(huì)穿越流管。流管內(nèi)外流線均不會(huì)穿越流管。zyxudzudyudxudS第66頁(yè)/共108頁(yè)673.2 3.2 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念流體運(yùn)動(dòng)的基本概念 2 2、流束、微小流束、總流、流束、微小流束、總流 流管內(nèi)的流線群稱為流束。流管內(nèi)的流線群稱為流束。 微小流管、微小流束。微小流管、微小流束。 無(wú)數(shù)微小流束的總和稱為總流。無(wú)數(shù)微小流束的總和稱為總流。 注意：注意：對(duì)于微小流束，可以認(rèn)為微小截面上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量是相同的。對(duì)于微小流束，可以認(rèn)為微小截面上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量是相同的。

34、 平行流動(dòng)：平行流動(dòng)：流線彼此平行的流動(dòng)。流線彼此平行的流動(dòng)。 緩變流動(dòng)：緩變流動(dòng)：流線間夾角很小，或流線曲率半徑很大的流動(dòng)。流線間夾角很小，或流線曲率半徑很大的流動(dòng)。第67頁(yè)/共108頁(yè)683.2 3.2 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念流體運(yùn)動(dòng)的基本概念 四、通流截面、流量和平均流速四、通流截面、流量和平均流速 1 1、通流截面、通流截面 在流束中與所有流線正交的截面稱為通流截面。在流束中與所有流線正交的截面稱為通流截面。 在液壓系統(tǒng)中，液體在管道中流動(dòng)時(shí)，垂直于流動(dòng)方向的截面即為通流截面，也稱為在液壓系統(tǒng)中，液體在管道中流動(dòng)時(shí)，垂直于流動(dòng)方向的截面即為通流截面，也稱為過(guò)流截面或有效斷面。過(guò)流截面或有效

35、斷面。 2 2、流量、流量 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一通流截面的液體體積稱為體積流量，簡(jiǎn)稱流量。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一通流截面的液體體積稱為體積流量，簡(jiǎn)稱流量。 表示符號(hào)為表示符號(hào)為q q，單位為，單位為mm3 3/s/s或或l/minl/min。 微小通流截面微小通流截面: : 整個(gè)通流截面：整個(gè)通流截面：AudAqudAdq 第68頁(yè)/共108頁(yè)693.2 3.2 流體運(yùn)動(dòng)的基本概念流體運(yùn)動(dòng)的基本概念 3 3、平均流速、平均流速 假設(shè)通過(guò)某一通流截面上各點(diǎn)的流速平均分布，液體以此流速假設(shè)通過(guò)某一通流截面上各點(diǎn)的流速平均分布，液體以此流速 通過(guò)此通流截面的流量通過(guò)此通流截面的流量等于以實(shí)際流速等于以實(shí)際

36、流速u u通過(guò)的流量。通過(guò)的流量。AudAqAAq第69頁(yè)/共108頁(yè)703.3 3.3 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 一、一維穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程一、一維穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程 在總流中取微小流束，在總流中取微小流束，兩個(gè)通流截面為兩個(gè)通流截面為dAdA1 1、dAdA2 2，速度為速度為u u1 1、u u2 2，密度為，密度為 1 1、 2 2。 dtdt時(shí)間內(nèi)，流入微小流束的流體質(zhì)量為時(shí)間內(nèi)，流入微小流束的流體質(zhì)量為流出微小流束的流體質(zhì)量為流出微小流束的流體質(zhì)量為 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，根據(jù)質(zhì)量守恒定律， （可壓縮流體沿微小流束穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)方程可壓縮流體沿微小流束穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)方程）111dt

37、dAu 222dtdAu 222111dtdAudtdAu 222111dAudAu第70頁(yè)/共108頁(yè)713.3 3.3 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 若流體不可壓縮，即若流體不可壓縮，即則則（不可壓縮流體沿微小流束穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)方程）（不可壓縮流體沿微小流束穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)方程） 不可壓縮流體沿總流一維穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)方程不可壓縮流體沿總流一維穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)方程： 在管道中穩(wěn)定流動(dòng)的液體，其平均流速與過(guò)流斷面面積成反比。在管道中穩(wěn)定流動(dòng)的液體，其平均流速與過(guò)流斷面面積成反比。21212211AAdAudAu2211dAudAu2211AA21qq constAq第71頁(yè)/共108頁(yè)723.3 3.

38、3 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 二、空間流動(dòng)的連續(xù)性方程二、空間流動(dòng)的連續(xù)性方程 條件條件1 1：穩(wěn)定流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng) 條件條件2 2：不可壓縮流體不可壓縮流體 可用于判斷流場(chǎng)是否連續(xù)?？捎糜谂袛嗔鲌?chǎng)是否連續(xù)。0zuyuxutzyx0zuyuxuzyx0zuyuxuzyx第72頁(yè)/共108頁(yè)733.4 3.4 伯努利方程及其使用條件伯努利方程及其使用條件 一、理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程式一、理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程式 dtduzpZdtduypYdtduxpXzyx111第73頁(yè)/共108頁(yè)743.4 3.4 伯努利方程及其使用條件伯努利方程及其使用條件 二、理想流體的伯努利方程二、理想流體的伯努利方程 dy

39、udxuxydzudxuxzzyxudzudyudxudSdyudzuzydtdzzudtdyyudtdxxutudtduxpXxxxxx1dxuzudxuyudxuxudxtudxxpXdxzxyxxxx1dzuzudyuyudxuxudtutuxxxxxxxxxxduu2ud2x第74頁(yè)/共108頁(yè)753.4 3.4 伯努利方程及其使用條件伯努利方程及其使用條件 同理同理 三式相加得三式相加得2uddyypYdy2y12uddzzpZdz2z1dzzpdyypdxxpZdzYdyXdx12u2u2ud2z2y2x2ud2第75頁(yè)/共108頁(yè)763.4 3.4 伯努利方程及其使用條件伯努利方

40、程及其使用條件 因?yàn)橐驗(yàn)閜=p(x,y,z,t)p=p(x,y,z,t)，所以，所以 （理想流體沿流線方向的歐拉運(yùn)動(dòng)方程式理想流體沿流線方向的歐拉運(yùn)動(dòng)方程式） 條件條件1 1：穩(wěn)定流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng) dttpdzzpdyypdxxpdp2uddttpdpZdzYdyXdx212uddpZdzYdyXdx21第76頁(yè)/共108頁(yè)773.4 3.4 伯努利方程及其使用條件伯努利方程及其使用條件 條件條件2 2：質(zhì)量力只有重力質(zhì)量力只有重力 條件條件3 3：流體不可壓縮流體不可壓縮 （理想液體的伯努利方程理想液體的伯努利方程）2uddpgdz2102uddpgdz21c2upgz2c2gupz2第77頁(yè)/

41、共108頁(yè)783.4 3.4 伯努利方程及其使用條件伯努利方程及其使用條件 式中，式中，z z比位能比位能 p/p/ 比壓能比壓能 u u2 2/2g/2g比動(dòng)能比動(dòng)能c2gupz22gupz2gupz22222111第78頁(yè)/共108頁(yè)793.4 3.4 伯努利方程及其使用條件伯努利方程及其使用條件 三、實(shí)際液體的伯努利方程三、實(shí)際液體的伯努利方程 式中，式中，h hww單位重量流體從截面單位重量流體從截面1 1流到截面流到截面2 2過(guò)程過(guò)程 中的能量損耗；中的能量損耗； 1 1、 2 2截面截面1 1、2 2上的動(dòng)能修正系數(shù)上的動(dòng)能修正系數(shù) 層流層流 =2=2，紊流，紊流 =1=1 注意：

42、注意：參數(shù)參數(shù)p p、z z的度量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)一致。的度量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)一致。 w2222211h2gupz2gupz1w222222111h2gpz2gpz1第79頁(yè)/共108頁(yè)803.4 3.4 伯努利方程及其使用條件伯努利方程及其使用條件 液壓系統(tǒng)中，通常寫(xiě)成液壓系統(tǒng)中，通常寫(xiě)成 h h1 1、h h2 2截面截面1 1、2 2的高度；的高度； p pww流體從截面流體從截面1 1到截面到截面2 2過(guò)程中的壓力損失過(guò)程中的壓力損失w22222111p21hp21hp21第80頁(yè)/共108頁(yè)813.5 3.5 動(dòng)量方程動(dòng)量方程 穩(wěn)定流動(dòng)液體的動(dòng)量方程穩(wěn)定流動(dòng)液體的動(dòng)量方程式中，式中， 1 1、 2 2截

43、面截面1 1、2 2的動(dòng)量修正系數(shù)的動(dòng)量修正系數(shù) 層流層流 =1.33=1.33，紊流，紊流 =1=1 注意：注意： 1 1、動(dòng)量方程為矢量式，在應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體要求向指定方向投影，列出該方向上的、動(dòng)量方程為矢量式，在應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體要求向指定方向投影，列出該方向上的動(dòng)量方程。動(dòng)量方程。 2 2、液流對(duì)通道固體壁面的作用力為、液流對(duì)通道固體壁面的作用力為F F的反作用力的反作用力1122qF1x12x2xqF2x21x1xxqFF第81頁(yè)/共108頁(yè)823.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 一、流態(tài)與雷諾數(shù)一、流態(tài)與雷諾數(shù) 1 1、流態(tài)、流態(tài) 層流、紊流層流、紊流層流層流紊流紊流流

44、動(dòng)形態(tài)流動(dòng)形態(tài)線形或?qū)訝罹€形或?qū)訝铍s亂無(wú)章雜亂無(wú)章流速流速較低較低較高較高主導(dǎo)作用力主導(dǎo)作用力粘滯力粘滯力慣性力慣性力能量消耗能量消耗摩擦損失摩擦損失動(dòng)能損失動(dòng)能損失第82頁(yè)/共108頁(yè)833.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 2 2、雷諾數(shù)、雷諾數(shù) 1 1）圓形管道）圓形管道 2 2）非圓管道）非圓管道 d dH H水力直徑；水力直徑； A A過(guò)流斷面積；過(guò)流斷面積； f f濕周，即有效截面的管壁周長(zhǎng)。濕周，即有效截面的管壁周長(zhǎng)。dRe HdRe f4AdH第83頁(yè)/共108頁(yè)843.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 注意：注意：水力直徑大，液流和管壁接觸的周長(zhǎng)短，管

45、壁對(duì)液流阻力小，通流能力大。水力直徑大，液流和管壁接觸的周長(zhǎng)短，管壁對(duì)液流阻力小，通流能力大。 ReRe同，液流流動(dòng)狀態(tài)相同。同，液流流動(dòng)狀態(tài)相同。 臨界雷諾數(shù)臨界雷諾數(shù)ReRecrcr 液流由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r(shí)的雷諾數(shù)液流由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r(shí)的雷諾數(shù) ReReReReReRecrcr，紊流，紊流 常見(jiàn)液流管道的臨界雷諾數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定，見(jiàn)常見(jiàn)液流管道的臨界雷諾數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定，見(jiàn)p32p32表表2.22.2。 ReRe的物理意義的物理意義：液流慣性作用對(duì)粘性作用的比。：液流慣性作用對(duì)粘性作用的比。第84頁(yè)/共108頁(yè)853.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 二、圓管層流二、圓管層流 1 1、

46、通流斷面上的速度分布規(guī)律、通流斷面上的速度分布規(guī)律 在液流中取一段軸線與管軸重合的微小圓柱體作為研究對(duì)象，設(shè)它的半徑為在液流中取一段軸線與管軸重合的微小圓柱體作為研究對(duì)象，設(shè)它的半徑為r r，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為l l，作用在兩個(gè)端面上的壓力分別為，作用在兩個(gè)端面上的壓力分別為p p1 1、p p2 2，作用在側(cè)面的內(nèi)摩擦力為，作用在側(cè)面的內(nèi)摩擦力為F Ff f。f221Frpprl2drduFf21ppp第85頁(yè)/共108頁(yè)863.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 邊界條件：邊界條件：r=Rr=R時(shí)，時(shí)，u=0u=0。 管內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)的流速在半徑方向上按管內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)的流速在半徑方向上按拋

47、物線拋物線規(guī)律分布：規(guī)律分布：r=Rr=R，u uminmin=0=0；r=0r=0，u umaxmax 22rRl4pul16pdl4pRu22maxrl2drdurp2Crlpu24第86頁(yè)/共108頁(yè)873.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 2 2、流量、流量 在半徑為在半徑為r r處，取一寬度為處，取一寬度為drdr的微小圓環(huán)，的微小圓環(huán)， 通過(guò)該微小過(guò)流斷面的流量通過(guò)該微小過(guò)流斷面的流量 通過(guò)整個(gè)通流斷面的流量為通過(guò)整個(gè)通流斷面的流量為rdrrRl4p222rdr2dArdru2udAdqrdrrRl4p2q22R0pl128dpl8R44第87頁(yè)/共108頁(yè)883.6

48、3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 3 3、平均流速、平均流速 pl32dpl8R22pl8RR1Aq42maxu21第88頁(yè)/共108頁(yè)893.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 三、圓管紊流（了解）三、圓管紊流（了解） 四、壓力損失四、壓力損失 1 1、沿程壓力損失、沿程壓力損失 液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)，因摩擦和質(zhì)點(diǎn)的相互擾動(dòng)而產(chǎn)生的壓力損失。液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)，因摩擦和質(zhì)點(diǎn)的相互擾動(dòng)而產(chǎn)生的壓力損失。式中，式中，l l管長(zhǎng)；管長(zhǎng)； 液體的密度；液體的密度； d d管直徑；管直徑； 沿程阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)； 液流的平均流速液流的平均流速2dlp2第89頁(yè)/共108頁(yè)9

49、03.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 取值：取值： 1 1）層流）層流 理論值理論值 =64/Re=64/Re 實(shí)際計(jì)算時(shí)，金屬管取實(shí)際計(jì)算時(shí)，金屬管取 =75/Re=75/Re，橡膠管取，橡膠管取 =80/Re=80/Re 2 2）紊流）紊流 水力光滑管區(qū)：水力光滑管區(qū)： 水力粗糙管區(qū)：水力粗糙管區(qū)： 阻力平方區(qū)：阻力平方區(qū)：dRef/,Refdf/2503164Re0.第90頁(yè)/共108頁(yè)913.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 2 2、局部壓力損失、局部壓力損失 液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口、濾網(wǎng)等局部裝置時(shí)，液流流速的方液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、

50、突變截面以及閥口、濾網(wǎng)等局部裝置時(shí)，液流流速的方向和大小發(fā)生變化，在這些地方形成漩渦、氣穴，并發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊現(xiàn)象，由此而造成的壓向和大小發(fā)生變化，在這些地方形成漩渦、氣穴，并發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊現(xiàn)象，由此而造成的壓力損失。力損失。式中，式中， 液體的密度；液體的密度； 局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)； 液流的平均流速，一般指局部阻力區(qū)下游處的流速液流的平均流速，一般指局部阻力區(qū)下游處的流速2p2第91頁(yè)/共108頁(yè)923.6 3.6 管道中液流的特性管道中液流的特性 3 3、管路系統(tǒng)總壓力損失、管路系統(tǒng)總壓力損失 4 4、減少壓力損失的措施、減少壓力損失的措施 降低流速降低流速 縮短管道長(zhǎng)度縮短管道長(zhǎng)度

51、減少管道截面突變減少管道截面突變 提高管道內(nèi)壁的加工質(zhì)量提高管道內(nèi)壁的加工質(zhì)量ppp第92頁(yè)/共108頁(yè)933.7 3.7 孔口和縫隙流量計(jì)算孔口和縫隙流量計(jì)算 一、液流流經(jīng)孔口流量計(jì)算一、液流流經(jīng)孔口流量計(jì)算 薄壁小孔：薄壁小孔：l/d0.5l/d0.5 短孔：短孔： 0.5l/d40.54 4 1 1、薄壁小孔流量、薄壁小孔流量 由于液體的慣性作用，液由于液體的慣性作用，液流通過(guò)小孔時(shí)要發(fā)生收縮現(xiàn)象，流通過(guò)小孔時(shí)要發(fā)生收縮現(xiàn)象，在靠近孔口的下游某個(gè)位置出在靠近孔口的下游某個(gè)位置出現(xiàn)一個(gè)最小的收縮斷面，然后現(xiàn)一個(gè)最小的收縮斷面，然后再擴(kuò)散。再擴(kuò)散。第93頁(yè)/共108頁(yè)943.7 3.7 孔口

52、和縫隙流量計(jì)算孔口和縫隙流量計(jì)算 現(xiàn)取兩個(gè)通道斷面，在小孔上游距小孔較近的地方取現(xiàn)取兩個(gè)通道斷面，在小孔上游距小孔較近的地方取1-11-1面；在小孔下游距小孔很近的面；在小孔下游距小孔很近的收縮斷面收縮斷面2-22-2。 列出兩個(gè)斷面間液體的伯努利方程列出兩個(gè)斷面間液體的伯努利方程式中，式中，h h1 1=h=h2 2； 1 110Re105 5，C Cq q=0.6=0.60.620.62 2 2）液流不完全收縮（）液流不完全收縮（d d1 1/d7/d7） C Cq q=0.7=0.70.80.8 050q964Re0C.第97頁(yè)/共108頁(yè)983.7 3.7 孔口和縫隙流量計(jì)算孔口和縫隙流量計(jì)算 2 2、短孔、細(xì)長(zhǎng)孔流量、短孔、細(xì)長(zhǎng)孔流量 1 1）短孔（適合作固定節(jié)流器）短孔（適合作固定節(jié)流器） 2 2）細(xì)長(zhǎng)孔（作阻尼孔）細(xì)長(zhǎng)孔（作阻