主講老師向北平.ppt

1、主講老師:向北平,第二章,第三節(jié) 液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ),液體的流態(tài)與流速,流體的動(dòng)量方程,流體的伯努利方程,流體的連續(xù)方程,流體動(dòng)力學(xué)主要研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化規(guī)律。流動(dòng)液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程是描述流動(dòng)液體力學(xué)規(guī)律的三個(gè)基本方程式。前兩個(gè)方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動(dòng)量方程用來解決流動(dòng)液體與固體壁面間的作用力問題。主要內(nèi)容：,液體的流態(tài)和流速,1.理想液體、穩(wěn)定流動(dòng) 理想液體：假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的流體稱為理想流體。 實(shí)際液體：有粘度、可壓縮的液體 穩(wěn)定流動(dòng)：液體流動(dòng)時(shí)，液體中任一點(diǎn)處的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)，稱為定常流動(dòng)或非時(shí)變流動(dòng)。 非

2、穩(wěn)定流動(dòng)： 壓力、速度、密度隨時(shí)間變化的流動(dòng)。,實(shí)驗(yàn),2.流線、流束、流管、通流截面： 流線：液流中各質(zhì)點(diǎn)的速度方向相切的曲線。 流束：許多流線組成的一束曲線。 流管：通過一條封閉曲線的密集流線束。 通流截面：垂直于流動(dòng)方向的截面，也稱為過流截面。,3.流速、流量 流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)某通流截面流體的體積，流量以q表示，單位為 m3 / s 或 L/min。 流速：流體質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)流過的距離，實(shí)際流體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)流速不等。 平均流速：通過流體某截面流速的平均值。,1）實(shí)驗(yàn) 2）流態(tài) 層流： 分層、穩(wěn)定、無橫向流動(dòng)、粘性力起主導(dǎo)作用。 湍流： 不分層、不穩(wěn)定、有橫向流動(dòng)、慣性力起主導(dǎo)作用。 3）判

3、定流態(tài) 雷諾數(shù)Re 臨界雷諾數(shù)Rec 判定方法,4、液體的流態(tài),ReRec湍流,物理意義,Re無量綱,非圓管截面,液體在管內(nèi)作恒定流動(dòng)，任取1、2兩個(gè)通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)流過兩個(gè)截面的液體流量相等，即：,流體的連續(xù)方程,依據(jù)：質(zhì)量守恒定律,結(jié)論：流量連續(xù)性方程說明了恒定流動(dòng)中流過各截面的不可壓縮流體的流量是不變的。因而流速與通流截面的面積成反比。,1v1 A1 = 2v2 A2 不考慮液體的壓縮性，則得 q =v A =常量,流體的伯努利方程,1、 理想液體微小流束伯努利方程 假設(shè)：理想液體作恒定流動(dòng) 依據(jù)：能量守恒定律 推導(dǎo)：研究流束段ab在時(shí)間dt內(nèi)流到ab 外力對(duì)流束段ab所做的功W 流束段aa-bb能量的變化E 動(dòng)能 位能 外力做功=能量變化W=E,所以,2、實(shí)際液體伯努利方程,實(shí)際液體： 有粘性、可壓縮、 非穩(wěn)定流動(dòng)。 速度修正: 動(dòng)能修正系數(shù) 平均流速代替實(shí)際流速，考慮能量損失hw,m2v2,動(dòng)量方程,依據(jù)：動(dòng)量定理,m1v1,F,t,12-動(dòng)量修正系數(shù)，湍流=1，層流=4/3,用來計(jì)算流動(dòng)液體作用在限制其流動(dòng)的固體壁面上的總作用力。,推導(dǎo)：,例題：閥芯打開時(shí)受力分析,1.液體受力 Fx=q(2v2cos901v1cos) 取1