实际粘性流体的动力学基础mynewppt课件.ppt

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1、5实际（粘性）流体的动力学基础5.1实际（粘性）流体的运动方程：N-S方程实际流体与理想流体的区别在于是否有粘性。N-S方程适用于不可压缩牛顿流体的运动。理想流体恒定流微小流束的能量方程式设在理想流体恒定流中，取一微小流束依牛顿第二定律：其中：一元流时任意两个断面：00ds12pp+dpdG=ρgdAdsdAα沿流线积分得：——不可压缩理想流体恒定流微小流束的能量方程式5.2恒定元流的伯努利方程方程式的物理意义0012位置水头压强水头流速水头测压管水头总水头单位位能单位压能单位动能单位势能单位总机械能表明：在不可压缩理想液体恒定流情况下，微小流束内不同过水断面上，单位重量液体

2、所具有的机械能保持相等（守恒）。实际流体恒定流微小流束的能量方程式——单位重量流体从断面1-1流至断面2-2所损失的能量，称为损失水头。0012（5.6）单位重量流体相对于某基准面所具有的位能元流过流断面上某点相对于某基准面的位置高度/位置水头能量意义几何意义单位重量流体所具有的压能压强水头单位重量流体所具有的总势能测压管水头单位重量流体所具有的动能速度水头单位重量流体所具有的总机械能总水头单位重量流体的能量损失损失水头恒定元流能量方程的物理意义5.3实际流体恒定总流的能量方程式将构成总流的所有微小流束的能量方程式叠加起来，即为总流的能量方程式。均匀流或渐变流过水断面上动能修

3、正系数,1.05~1.10取平均的hwV→u，200112实际流体恒定总流的能量方程式表明：水流总是从水头大处流向水头小处；或水流总是从单位机械能大处流向单位机械能小处。总水头线测压管水头线实际流体总流的总水头线必定是一条逐渐下降的线，而测压管水头线则可能是下降的线也可能是上升的线甚至可能是一条水平线。水力坡度J——单位长度流程上的水头损失，测管坡度方程式的物理意义：应用能量方程式的条件：（1）水流必需是恒定流；（2）作用于流体上的质量力只有重力；（3）在所选取的两个过水断面上，水流应符合渐变流的条件，但所取的两个断面之间，水流可以不是渐变流；（4）在所取的两个过水断面之间，

4、流量保持不变，其间没有流量加入或分出。若有分支，则应对第一支水流建立能量方程式，例如图示有支流的情况下,能量方程为：（5）流程中途没有能量H输入或输出。若有，则能量方程式应为：Q1Q2Q3112233应用能量方程式的注意点：（1）选取高程基准面；（2）选取两过流断面；所选断面上流体应符合渐变流的条件，但两个断面之间，流体可以不是渐变流。（3）选取计算代表点；（4）选取压强基准面；（5）动能修正系数一般取值为1.0。能量方程式的应用第三节流动损失分类实际流体在管内流动时，由于粘性的存在，总要产生能量损失。产生能量损失的原因和影响因素很复杂，通常可包括粘性阻力造成的粘性损失hf和

5、局部阻力造成的局部损失hj两部分。一、沿程阻力与沿程损失粘性流体在管道中流动时，流体与管壁面以及流体之间存在摩擦力，所以沿着流动路程，流体总是受到摩擦力的阻滞，这种沿流程的摩擦阻力，称为沿程阻力。流体流动克服沿程阻力而损失的能量，就称为沿程损失。沿程损失是发生在渐变流整个流程中的能量损失，它的大小与流过的管道长度成正比。造成沿程损失的原因是流体的粘性，因而这种损失的大小与流体的流动状态（层流或紊流）有密切关系。单位重量流体的沿程损失称为沿程水头损失，以hf表示，单位体积流体的沿程损失，又称为沿程压强损失，以表示。在管道流动中的沿程损失可用下式求得式中—沿程阻力系数，它与雷诺数

6、和管壁粗糙度有关，是一个无量纲的系数，将在后续章节进行讨论；上式称为达西-威斯巴赫（Darcy-Weisbach）公式。—管道长度，m；—管道内径，m；—管道中有效截面上的平均流速，m/s。二、局部阻力与局部损失在管道系统中通常装有阀门、弯管、变截面管等局部装置。流体流经这些局部装置时流速将重新分布，流体质点与质点及与局部装置之间发生碰撞、产生漩涡，使流体的流动受到阻碍，由于这种阻碍是发生在局部的急变流动区段，所以称为局部阻力。流体为克服局部阻力所损失的能量，称为局部损失。单位重量流体的局部损失称为局部水头损失，以hj表示，单位体积流体的局部损失，又称为局部压强损失，以表示。

7、在管道流动中局部损失可用下式求得式中—局部阻力系数。局部阻力系数是一个无量纲的系数，根据不同的局部装置由实验确定，后续章节讨论。三、总阻力与总能量损失在工程实际中，绝大多数管道系统是由许多等直管段和一些管道附件连接在一起所组成的，所以在一个管道系统中，既有沿程损失又有局部损失。我们把沿程阻力和局部阻力二者之和称为总阻力，沿程损失和局部损失二者之和称为总能量损失。总能量损失应等于各段沿程损失和局部损失的总和，即(5.19)(5.19a)上述公式称为能量损失的叠加原理。为确定管道流量，常用如图所示的文丘里流