《有壓管流》課件

有壓管流有壓管流是指流體在管道中流動時，管道內(nèi)存在一定的壓力，流體在壓力差的作用下流動。課程簡介流體力學(xué)基礎(chǔ)本課程是流體力學(xué)的重要組成部分，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。工程應(yīng)用廣泛有壓管流在水利、化工、能源等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。理論與實(shí)踐結(jié)合本課程將理論知識與工程應(yīng)用結(jié)合，注重解決實(shí)際問題。課程大綱第一部分：緒論介紹管流的基本概念，包括管流的定義、分類、特點(diǎn)等。探討靜止流體的概念、流體靜力學(xué)基本原理以及靜止流體壓強(qiáng)的計算方法。第二部分：理想流體流動講解理想流體流動中的基本概念，包括伯努利方程以及理想流體的管流。深入分析層流與湍流的概念、雷諾數(shù)的計算方法及其在流體流動中的應(yīng)用。第三部分：實(shí)際流體管流重點(diǎn)介紹層流管流和湍流管流的特點(diǎn)，以及管壁摩擦力對流阻的影響。詳細(xì)講解達(dá)西公式，并分析管徑、管長和流體性質(zhì)對流阻的影響。第四部分：流量測量介紹常用的流量測量方法，包括孔板流量計、溫納管流量計、旋進(jìn)旋渦流量計、電磁流量計和超聲波流量計。探討不同流量計的工作原理和應(yīng)用場景，以及選擇合適的流量計進(jìn)行流量測量。管流定義封閉管道內(nèi)流體流動管流是指流體在封閉的管道內(nèi)流動，例如水在自來水管中的流動。方向性與連續(xù)性管流具有方向性，流體沿著管道流動，并具有連續(xù)性，流體在管道內(nèi)連續(xù)運(yùn)動。動力學(xué)現(xiàn)象管流是流體動力學(xué)研究的典型現(xiàn)象，涉及壓強(qiáng)、速度、摩擦等因素。管流分類11.按流體性質(zhì)可分為液體流動和氣體流動。22.按流體流動狀態(tài)可分為層流、過渡流和湍流。33.按流動方向可分為直線流動、曲線流動和旋轉(zhuǎn)流動。44.按流動路徑可分為封閉管流、開放管流和混合管流。管流特點(diǎn)連續(xù)性管流中流體運(yùn)動連續(xù)不斷，沒有間斷，如河流中的水流。方向性管流流體沿著固定方向運(yùn)動，通常沿著管道軸線方向流動。速度分布管流中流體速度并非處處相同，靠近管壁速度較低，中心速度較高。復(fù)雜性管流受多種因素影響，如管徑、流體性質(zhì)、流動狀態(tài)等，導(dǎo)致流體運(yùn)動復(fù)雜多變。靜止流體靜止流體是指處于靜止?fàn)顟B(tài)的流體。在靜止流體中，流體微團(tuán)沒有相對運(yùn)動，這意味著流體微團(tuán)的速度為零。靜止流體中，流體微團(tuán)只受重力和外力作用，且重力與外力的合力為零。靜止流體主要研究流體靜力學(xué)，包括壓強(qiáng)、浮力等。流體靜力學(xué)1靜止流體處于平衡狀態(tài)的流體2壓強(qiáng)流體內(nèi)部各點(diǎn)受到的壓力3壓力流體對接觸面施加的垂直力4浮力浸入流體中的物體受到的向上托力流體靜力學(xué)是研究靜止流體的力學(xué)原理，主要探討流體內(nèi)部壓力、浮力、靜壓強(qiáng)等問題。流體靜力學(xué)是流體力學(xué)的基礎(chǔ)，對理解流體運(yùn)動規(guī)律和解決實(shí)際工程問題具有重要意義。靜止流體壓強(qiáng)壓強(qiáng)定義流體作用于物體表面的力與其受力面積之比壓強(qiáng)單位帕斯卡(Pa)靜止流體壓強(qiáng)由流體自身重量產(chǎn)生的壓強(qiáng)液柱壓強(qiáng)液柱壓強(qiáng)是指液體由于重力作用在容器底部或浸入液體中的物體表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)。它的大小與液體的密度、液柱的高度和重力加速度有關(guān)。液柱壓強(qiáng)的公式為：P=ρgh，其中P為液柱壓強(qiáng)，ρ為液體密度，g為重力加速度，h為液柱高度。液柱壓強(qiáng)在生活中有很多應(yīng)用，例如水壓計、氣壓計等都是利用液柱壓強(qiáng)來測量壓強(qiáng)的儀器。液柱壓強(qiáng)也是流體力學(xué)中的一個重要概念，它是理解流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。理想流體流動理想流體理想流體是一種假想的流體，它沒有粘性，不可壓縮，流動時沒有能量損失。它是一種理想模型，用于簡化流體流動分析。流動特點(diǎn)理想流體流動是無粘性流動，意味著流體之間沒有摩擦力，流動過程中沒有能量損失。理想流體流動滿足伯努利方程，可以用來計算流體流動中的能量變化。伯努利方程1能量守恒伯努利方程是流體力學(xué)中的一個重要定理，它描述了理想流體在流動過程中能量守恒的規(guī)律。2壓強(qiáng)能伯努利方程指出，流體在流動過程中，其動能、勢能和壓強(qiáng)能之和保持不變。3實(shí)際應(yīng)用伯努利方程在許多工程領(lǐng)域都有應(yīng)用，例如飛機(jī)機(jī)翼的設(shè)計、水管的流量計算等。理想流體的管流11.流線流線是理想流體中各個質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡的連線。22.穩(wěn)定流流體運(yùn)動時，流場中各點(diǎn)的速度不隨時間變化。33.理想流體假設(shè)流體無粘性，且不可壓縮。44.伯努利方程描述理想流體在穩(wěn)定流動狀態(tài)下的能量守恒關(guān)系。層流與湍流層流流體流動時，流體質(zhì)點(diǎn)按規(guī)則的層狀運(yùn)動，層與層之間不發(fā)生混合。層流流動平穩(wěn)，流體質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動。湍流流體流動時，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動不規(guī)則，層與層之間相互混合。湍流流動紊亂，流體質(zhì)點(diǎn)沿不規(guī)則軌跡運(yùn)動。影響因素流體的速度、粘度、管道直徑等因素都會影響流體流動狀態(tài)。雷諾數(shù)雷諾數(shù)（Re）是一個無量綱量，用于預(yù)測流體流動是層流還是湍流。流體的粘度和速度對雷諾數(shù)有影響。流速較高或流體粘度較低時，更可能出現(xiàn)湍流。2000層流雷諾數(shù)小于2000時，流體流動為層流。4000過渡流雷諾數(shù)介于2000到4000之間時，流體流動為過渡流。4000湍流雷諾數(shù)大于4000時，流體流動為湍流。層流管流流體層流層流流體流動速度低且流動路徑穩(wěn)定，類似平滑、有序的液體流動。層流特征流動平穩(wěn)，無湍流流體層之間相互獨(dú)立運(yùn)動速度梯度沿徑向分布湍流管流不規(guī)則運(yùn)動流體粒子無序運(yùn)動，速度和方向不斷變化。高雷諾數(shù)流體粘性較小，慣性力占主導(dǎo)，導(dǎo)致流動不穩(wěn)定。能量損失大流體間摩擦和漩渦形成，導(dǎo)致能量大量損失。管壁摩擦力表面粗糙度管壁表面粗糙度會增加摩擦力。粗糙度越高，摩擦力越大。流體粘度流體粘度越大，摩擦力越大。高粘度流體在管壁上流動時會遇到更大的阻力。流速流速越大，摩擦力越大。流速越高，流體與管壁之間的相互作用更強(qiáng)，導(dǎo)致更大的摩擦力。達(dá)西公式1流量流體通過管道的體積流量2壓力損失克服摩擦力所需的能量損失3管長管道長度影響摩擦力4管徑管道直徑影響摩擦力5流體黏度流體黏度影響摩擦力達(dá)西公式用于計算有壓管流中的能量損失，也稱為摩擦損失。它考慮了流量、壓力損失、管道長度、管道直徑和流體黏度等因素。達(dá)西公式是流體力學(xué)中重要的公式，廣泛應(yīng)用于管道設(shè)計和分析。管徑對流阻的影響管徑對流阻的影響很大。當(dāng)管徑增加時，流阻會下降。這是因?yàn)楣軓皆酱?，流體流動面積就越大，流體運(yùn)動的阻力就越小。管長對流阻的影響1長度流體流動距離越長，摩擦力累積越多2阻力管長增加，流阻也隨之增加3線性管長與流阻呈線性正比關(guān)系管長是影響流阻的重要因素之一，管長越長，流阻越大。流體性質(zhì)對流阻的影響流體粘度粘度越高，流體流動越困難，流阻越大流體密度密度越大，流體慣性越大，流阻越大流體溫度溫度越高，流體粘度越低，流阻越小流量測量的方法流量計分類流量計用于測量流體的流量，如液體、氣體或蒸汽，常見類型包括差壓式、容積式、質(zhì)量式和電磁式流量計。測量原理流量計根據(jù)不同的測量原理工作，如利用流體流過測量元件時的壓差、體積變化、流體本身的物理特性或流體與磁場之間的相互作用。應(yīng)用范圍流量計廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測、水利工程等領(lǐng)域，為各種流體系統(tǒng)的控制和管理提供重要的數(shù)據(jù)?？装辶髁坑嫻ぷ髟砜装辶髁坑嬐ㄟ^在管道中安裝一個圓形孔板，改變流體流動截面積，產(chǎn)生壓差，從而測量流體的流量。應(yīng)用范圍孔板流量計應(yīng)用廣泛，適用于測量各種流體，如水、油、氣體等。它們常用于工業(yè)生產(chǎn)、科研等領(lǐng)域。溫納管流量計11.原理根據(jù)流體在文丘里管喉部截面上的壓強(qiáng)差，利用伯努利方程計算流量。22.結(jié)構(gòu)包括文丘里管、差壓傳感器、流量顯示儀表等。33.優(yōu)勢測量精度高，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，使用壽命長。44.應(yīng)用廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、水利等行業(yè)。旋進(jìn)旋渦流量計旋進(jìn)旋渦流量計利用流體在測量管內(nèi)產(chǎn)生的旋渦頻率來測量流量。當(dāng)流體流經(jīng)測量管時，會產(chǎn)生旋渦，旋渦的頻率與流量成正比。傳感器檢測旋渦的頻率，并將其轉(zhuǎn)換為流量信號。旋進(jìn)旋渦流量計具有較高的精度和穩(wěn)定性，適用于多種流體。電磁流量計工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律，流體在磁場中運(yùn)動，會感應(yīng)出電勢差，該電勢差與流速成正比，從而測量流量。優(yōu)點(diǎn)測量精度高，不受流體密度、粘度、溫度影響，且無壓損。應(yīng)用場景廣泛應(yīng)用于水處理、化工、冶金、電力等領(lǐng)域，適用于測量各種導(dǎo)電液體，如水、污水、酸堿等。超聲波流量計超聲波原理超聲波流量計利用超聲波在流體中傳播速度的變化來測量流量。傳感器超聲波流量計通常采用多個傳感器，通過測量超聲波在不同方