《有壓管流》課件

有壓管流有壓管流是指流體在管道中流動(dòng)時(shí)，管道內(nèi)存在一定的壓力，流體在壓力差的作用下流動(dòng)。課程簡(jiǎn)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(shí)與工程應(yīng)用結(jié)合，注重解決實(shí)際問(wèn)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(jì)算方法。第二部分：理想流體流動(dòng)講解理想流體流動(dòng)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(jì)算方法及其在流體流動(dòng)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(duì)流阻的影響。詳細(xì)講解達(dá)西公式，并分析管徑、管長(zhǎng)和流體性質(zhì)對(duì)流阻的影響。第四部分：流量測(cè)量介紹常用的流量測(cè)量方法，包括孔板流量計(jì)、溫納管流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)。探討不同流量計(jì)的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景，以及選擇合適的流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量。管流定義封閉管道內(nèi)流體流動(dòng)管流是指流體在封閉的管道內(nèi)流動(dòng)，例如水在自來(lái)水管中的流動(dòng)。方向性與連續(xù)性管流具有方向性，流體沿著管道流動(dòng)，并具有連續(xù)性，流體在管道內(nèi)連續(xù)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象管流是流體動(dòng)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(dòng)和氣體流動(dòng)。22.按流體流動(dòng)狀態(tài)可分為層流、過(guò)渡流和湍流。33.按流動(dòng)方向可分為直線流動(dòng)、曲線流動(dòng)和旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。44.按流動(dòng)路徑可分為封閉管流、開(kāi)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(dòng)連續(xù)不斷，沒(méi)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(dòng)，通常沿著管道軸線方向流動(dòng)。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(dòng)狀態(tài)等，導(dǎo)致流體運(yùn)動(dòng)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(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(duì)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(wèn)題。流體靜力學(xué)是流體力學(xué)的基礎(chǔ)，對(duì)理解流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和解決實(shí)際工程問(wèn)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(jì)、氣壓計(jì)等都是利用液柱壓強(qiáng)來(lái)測(cè)量壓強(qiáng)的儀器。液柱壓強(qiáng)也是流體力學(xué)中的一個(gè)重要概念，它是理解流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。理想流體流動(dòng)理想流體理想流體是一種假想的流體，它沒(méi)有粘性，不可壓縮，流動(dòng)時(shí)沒(méi)有能量損失。它是一種理想模型，用于簡(jiǎn)化流體流動(dòng)分析。流動(dòng)特點(diǎn)理想流體流動(dòng)是無(wú)粘性流動(dòng)，意味著流體之間沒(méi)有摩擦力，流動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有能量損失。理想流體流動(dòng)滿足伯努利方程，可以用來(lái)計(jì)算流體流動(dòng)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(gè)重要定理，它描述了理想流體在流動(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)程中，其動(dòng)能、勢(shì)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(jì)、水管的流量計(jì)算等。理想流體的管流11.流線流線是理想流體中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的連線。22.穩(wěn)定流流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，流場(chǎng)中各點(diǎn)的速度不隨時(shí)間變化。33.理想流體假設(shè)流體無(wú)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(dòng)狀態(tài)下的能量守恒關(guān)系。層流與湍流層流流體流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)按規(guī)則的層狀運(yùn)動(dòng)，層與層之間不發(fā)生混合。層流流動(dòng)平穩(wěn)，流體質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)。湍流流體流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不規(guī)則，層與層之間相互混合。湍流流動(dòng)紊亂，流體質(zhì)點(diǎn)沿不規(guī)則軌跡運(yùn)動(dòng)。影響因素流體的速度、粘度、管道直徑等因素都會(huì)影響流體流動(dòng)狀態(tài)。雷諾數(shù)雷諾數(shù)（Re）是一個(gè)無(wú)量綱量，用于預(yù)測(cè)流體流動(dòng)是層流還是湍流。流體的粘度和速度對(duì)雷諾數(shù)有影響。流速較高或流體粘度較低時(shí)，更可能出現(xiàn)湍流。2000層流雷諾數(shù)小于2000時(shí)，流體流動(dòng)為層流。4000過(guò)渡流雷諾數(shù)介于2000到4000之間時(shí)，流體流動(dòng)為過(guò)渡流。4000湍流雷諾數(shù)大于4000時(shí)，流體流動(dòng)為湍流。層流管流流體層流層流流體流動(dòng)速度低且流動(dòng)路徑穩(wěn)定，類似平滑、有序的液體流動(dòng)。層流特征流動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)湍流流體層之間相互獨(dú)立運(yùn)動(dòng)速度梯度沿徑向分布湍流管流不規(guī)則運(yùn)動(dòng)流體粒子無(wú)序運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(huì)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(dòng)時(shí)會(huì)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(guò)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(zhǎng)管道長(zhǎng)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(jì)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(zhǎng)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(jì)和分析。管徑對(duì)流阻的影響管徑對(duì)流阻的影響很大。當(dāng)管徑增加時(shí)，流阻會(huì)下降。這是因?yàn)楣軓皆酱?，流體流動(dòng)面積就越大，流體運(yùn)動(dòng)的阻力就越小。管長(zhǎng)對(duì)流阻的影響1長(zhǎng)度流體流動(dòng)距離越長(zhǎng)，摩擦力累積越多2阻力管長(zhǎng)增加，流阻也隨之增加3線性管長(zhǎng)與流阻呈線性正比關(guān)系管長(zhǎng)是影響流阻的重要因素之一，管長(zhǎng)越長(zhǎng)，流阻越大。流體性質(zhì)對(duì)流阻的影響流體粘度粘度越高，流體流動(dòng)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(cè)量的方法流量計(jì)分類流量計(jì)用于測(cè)量流體的流量，如液體、氣體或蒸汽，常見(jiàn)類型包括差壓式、容積式、質(zhì)量式和電磁式流量計(jì)。測(cè)量原理流量計(jì)根據(jù)不同的測(cè)量原理工作，如利用流體流過(guò)測(cè)量元件時(shí)的壓差、體積變化、流體本身的物理特性或流體與磁場(chǎng)之間的相互作用。應(yīng)用范圍流量計(jì)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)、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?jì)工作原理孔板流量計(jì)通過(guò)在管道中安裝一個(gè)圓形孔板，改變流體流動(dòng)截面積，產(chǎn)生壓差，從而測(cè)量流體的流量。應(yīng)用范圍孔板流量計(jì)應(yīng)用廣泛，適用于測(cè)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(jì)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(jì)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(shì)測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)。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(jì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)利用流體在測(cè)量管內(nèi)產(chǎn)生的旋渦頻率來(lái)測(cè)量流量。當(dāng)流體流經(jīng)測(cè)量管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生旋渦，旋渦的頻率與流量成正比。傳感器檢測(cè)旋渦的頻率，并將其轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)具有較高的精度和穩(wěn)定性，適用于多種流體。電磁流量計(jì)工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律，流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，會(huì)感應(yīng)出電勢(shì)差，該電勢(shì)差與流速成正比，從而測(cè)量流量。優(yōu)點(diǎn)測(cè)量精度高，不受流體密度、粘度、溫度影響，且無(wú)壓損。應(yīng)用場(chǎng)景廣泛應(yīng)用于水處理、化工、冶金、電力等領(lǐng)域，適用于測(cè)量各種導(dǎo)電液體，如水、污水、酸堿等。超聲波流量計(jì)超聲波原理超聲波流量計(jì)利用超聲波在流體中傳播速度的變化來(lái)測(cè)量流量。傳感器超聲波流量計(jì)通常采用多個(gè)傳感器，通過(guò)測(cè)量超聲波在不同方