1、主講老師:向北平,第二章,第三節(jié) 液體動力學基礎(chǔ),液體的流態(tài)與流速,流體的動量方程,流體的伯努利方程,流體的連續(xù)方程,流體動力學主要研究液體流動時流速和壓力的變化規(guī)律。流動液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程是描述流動液體力學規(guī)律的三個基本方程式。前兩個方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動量方程用來解決流動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 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。 實際液體：有粘度、可壓縮的液體 穩(wěn)定流動：液體流動時，液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動，稱為定常流動或非時變流動。 非

2、穩(wěn)定流動： 壓力、速度、密度隨時間變化的流動。,實驗,2.流線、流束、流管、通流截面： 流線：液流中各質(zhì)點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：垂直于流動方向的截面，也稱為過流截面。,3.流速、流量 流量：單位時間內(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)點單位時間內(nèi)流過的距離，實際流體內(nèi)各質(zhì)點流速不等。 平均流速：通過流體某截面流速的平均值。,1）實驗 2）流態(tài) 層流： 分層、穩(wěn)定、無橫向流動、粘性力起主導(dǎo)作用。 湍流： 不分層、不穩(wěn)定、有橫向流動、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，任取1、2兩個通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流過兩個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 依據(jù)：能量守恒定律 推導(dǎo)：研究流束段ab在時間dt內(nèi)流到ab 外力對流束段ab所做的功W 流束段aa-bb能量的變化E 動能 位能 外力做功=能量變化W=E,所以,2、實際液體伯努利方程,實際液體： 有粘性、可壓縮、 非穩(wěn)定流動。 速度修正: 動能修正系數(shù) 平均流速代替實際流速，考慮能量損失hw,m2v2,動量方程,依據(jù)：動量定理,m1v1,F,t,12-動量修正系數(shù)，湍流=1，層流=4/3,用來計算流動液體作用在限制其流動的固體壁面上的總作用力。,推導(dǎo)：,例題：閥芯打開時受力分析,1.液體受力 Fx=q(2v2cos901v1cos) 取1