課題4 液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

1、課 題 4： 液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)目的要求： 了解有關(guān)基本概念（理想液體、穩(wěn)定流動(dòng)等）；掌握連續(xù)性方程和伯努利方程，深入理解方程中各項(xiàng)物理意義；理解理想液體與實(shí)際液體伯氏方程的差別；了解動(dòng)量方程的意義。重 點(diǎn)： 連續(xù)性方程 ； 伯努利方程。復(fù)習(xí)提問(wèn)：1作業(yè)講評(píng) 2歸納：1）液體靜壓力定義、特性、表示方法及單位 2）靜力學(xué)基本方程及其物理意義 3）液體作用在固體壁面上的力（平面、曲面）作 業(yè)： 2-11、213；教 具： 課件教學(xué)內(nèi)容和步驟：（附后）第2節(jié) 液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 一、基本概念1理想液體和穩(wěn)定流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng)：液體流動(dòng)時(shí)，若液體中任一點(diǎn)處的壓力，流速和密度都不隨時(shí)間而變化，則稱之為穩(wěn)定流動(dòng)。2過(guò)流

2、斷面，流量和平均流速1）過(guò)流斷面（）：垂直于流體流動(dòng)方向的截面（m2）2）流量()：?jiǎn)挝粫r(shí)間流過(guò)某過(guò)流截面之液體體積。=V/t 3）平均流速（）：是一種為使計(jì)算方便引入的假想流速（實(shí)際液體流速在同一截面上各點(diǎn)不同，分布呈拋物線）當(dāng)液體以流過(guò)斷面A時(shí)，其流量與實(shí)際流量相等。 （2-8） 二、液體流動(dòng)的連續(xù)性方程對(duì)作穩(wěn)定流動(dòng)的理想液體，根據(jù)質(zhì)量守恒，當(dāng)忽略液體的可壓縮性時(shí)，則得 （29）或?qū)懗?上式說(shuō)明，理想液體在管中流動(dòng)時(shí)，無(wú)論面積怎樣變化，只要液體連續(xù)，沒(méi)有泄漏，沒(méi)有空隙，則流過(guò)各斷面的流量相等，也說(shuō)明，流速與過(guò)流斷面積成正比。 注意：對(duì)于（1）分支管路，（2）分開(kāi)管路,因液體不連續(xù)不能看作同

3、一油路（如缸前后腔）。 三、流動(dòng)液體的能量方程伯努利方程 它是能量守恒定律在流體動(dòng)力學(xué)中的一種表現(xiàn)形式。1理想液體伯努利方程圖2-9，理想液體作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)：根據(jù)能量守恒定律，在同一管道內(nèi)各個(gè)截面處的能量相等。對(duì)于流動(dòng)的單位質(zhì)量液體，除了具有前述的壓力能和位能外，還有動(dòng)能。故對(duì)任選的二個(gè)截面有: 即 （210）或?qū)懗?（211） 上式稱為理想液體的伯努利方程，（=0時(shí)為靜力學(xué)方程）其物理意義是：在密閉管道內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)的理想液體具有三種形式的能量，在沿管道流動(dòng)時(shí)，三種能量之間可以互相轉(zhuǎn)換，但在任一截面，三種能量之和為一常數(shù)。 2實(shí)際液體的伯努利方程 由于三種原因 1）實(shí)際液體有粘性，即內(nèi)磨擦； 2

4、）管道形變干擾非穩(wěn)定流有損失； 3）流速的分布不均需動(dòng)能修正；故實(shí)際液體的伯努利方程為： （212）即 （213）伯努利方程式在實(shí)際中應(yīng)用很廣泛，但必須滿足以下條件才可適用：（1）（5） 應(yīng)用伯努利方程時(shí)還必須注意： （1）（6） 3伯努利方程應(yīng)用舉例（1）通過(guò)伯氏方程講清油泵吸油條件,過(guò)程,原理。 （2）分析：當(dāng)H>0時(shí)，p2小于大氣壓即吸油條件是泵吸口要有真空度。（3）加大吸管直徑，限制吸油高度；減少管路長(zhǎng)度，可減小泵吸真空度，即可防止因真空度過(guò)大而產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。 四、動(dòng)量方程 它是剛體力學(xué)中的動(dòng)量定理在液體力學(xué)中的應(yīng)用。主要用來(lái)計(jì)算流動(dòng)液體作用在固體壁面上作用力大小。剛體力學(xué)動(dòng)量定理：作用在物體上的外力等于物體在單位時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量的改變量：將代入上式并考慮以平均流速代替實(shí)際流速會(huì)產(chǎn)生誤差，因而引入動(dòng)量修正系數(shù)，則可寫出如下形式的動(dòng)量方程 （214） （215）工程上常常要求液體對(duì)通道固體壁面的作