流体流动中的守恒原理详解ppt课件.ppt

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1、第3讲：1.3管内流体流动的基本方程式1-5流量与流速1-6稳定流动与不稳定流动1-7连续性方程1-8柏努利方程式1-9实际流体的机械能衡算式第1章流体流动（14学时）11.3管内流体流动的基本方程式1-5流量和流速1、流量体积流量V质量流量G2、流速平均体积流速u平均质量流速w点流速23、流量与流速的关系平均体积流速u与体积流量V的关系点流速与体积流量V的关系1-6稳定流动与不稳定流动（定常态流动与非定常态流动）流体的流动参数是否随时间发生变化。不随时间变化的流动称为稳定流动，否则为非稳定流动。3质量守恒(conservationofmass

2、)1-7连续性方程式对于稳定流动密度不随所受压强变化的流体称为不可压缩流体。若为等管径管道则即4回顾静力学的受力分析以单位质量流体为基准，分析其在空间三维方向x,y,z方向上分别所受的力。应用牛顿第二定律1-8柏努利方程(Bernoulli’sequation)理想流体的定义:粘度等于零的流体。牛顿第二定律机械能守恒（conservationofmechanicalenergy）5（负）（正）回顾(review)静压强在空间的分布以z方向上的受力分析为例6对于静止的流体，三个方向上的力均为零。对于运动着的流体来说，三个方向上的力均不为零。789

3、稳态流动(steadystateflow)时，流线与轨线相重合，所以柏努利(Bernoulli)方程亦可应用于稳态流动的流线的描述。10继续将柏努利方程式扩展到理想流体的管流：Z、P、u均取管截面上的平均值即可，即上式可以不加修改地推广应用于理想流体的管流，方程式的形式无需变化，因为理想流体的每条流线速度相等。理想流体，粘度μ＝0，流动时无能量损失，自控制体的截面1流至截面2，控制体通常为一段管路，利用柏努利(Bernoulli)方程描述一段管路中，理想流体的一条流线。11将柏努利方程式扩展到实际流体的管流时，必须考虑：（1）Z、P应取管截面的

4、平均值；（2）自管流的截面1流到截面2的机械能损失；（3）自管流的截面1流到截面2有时需要外加入机械能；（4）管流截面上的单位kg流体的动能应该取平均值。后者是在管截面上流体动能的平均值。1-9实际流体的机械能衡算式1、实际流体的机械能衡算式12根据管截面上流速的分布关系式可以解出动能校正系数α。层流时α=0.5；湍流时α≈1后者是在管截面上流体动能的平均值。13工业生产管路中通常为湍流形态，动能系数可取为1，管截面上的平均流速就习惯地写为u。14应用机械能衡算式时注意错误正确正确正确15(b)(c)(a)正确16应用流体的机械能衡算式注意的问

5、题：1）看是否符合应用条件（稳定连续流动，满流状态）；2）画示意图；3）截面选取已知量最多，大截面可取u=0，所选的截面要垂直于流体的流动方向；4）水平基准面的选取；5）压强的基准。172、柏努利方程式的应用182、柏努利方程式的应用可忽略流体流动时的机械能损失，分析：1）管内流速u；2）管内在1-1水平面处的压强P1.in；3）管内最高点处的压强Phigh。2）自槽1-1面至管内1-1面列机械能衡算式在管内各流通面上流速均相同。3）自槽1-1面至最高点的管内流通面列机械能衡算式192、柏努利方程式的应用202、柏努利方程式的应用（4）212、

6、柏努利方程式的应用（5）22例1：如图所示的小桶，截面为A，桶底有一小孔，面积为A。，求：（1）若自孔排水时，不断有水补充入桶内，使水面高度维持恒定为Z，求水的体积流量？(2)若排水时不补充水，求水面高度自Z1降到Z2所需的时间。说明：实际液体由孔流出时其流动截面有所减小（收缩），并且有阻力损失，表示流速时可先给予忽略，再根据经验取实际流速（流量）为理论流速（流量）的0.62倍（孔流系数）。2、柏努利方程式的应用2324(2)求液面自高度为Z1降至Z2所需时间。由于桶液面不断下降，排水速度也不断减小，故为不稳定过程，应按下列关系式进行物料衡算：

7、（输入速率－输出速率＝积累速率）　设在某一瞬间，液面高度为Z，经历dθ时间后，液面高度改变dz在此时间内，对于桶内液面以下的空间（划定体积）水的输入速率＝0，水的输出速率＝实际水的流出流量（速率）2526例2：如图所示，30oC的水由高位槽流经直径不等的两管段。上部细管直径为20mm，下部粗管直径为36mm。不计所有阻力损失，管路中何处压强最低？该处的水是否会发生汽化现象？解：1）根据机械能衡算式判断何处压强最低Z尽可能大、u尽可能大之处2）求解2in之处的压强1-4之间列机械能方程式1-2in之间列机械能方程式故可以发生水的汽化现象。27例3

8、：水以60m3/h的流量在一倾斜管中流过，此管的内径由100mm突然扩大到200mm，A、B两点的垂直距离为0.2m。在此两点之间连接一U形管压差计，