水力學(xué)講義(歐哥).ppt

1、,主講人：歐哥,主講內(nèi)容,流場的基本概念,恒定流連續(xù)性方程,實際液體恒定總流的能量方程,能量方程的應(yīng)用條件,液體運動的描述方法,、拉格朗日法 以液體中的個別質(zhì)點為對象，研究其運動軌跡、速度等運動要素隨時間變化的情況，進而掌握整個液體的運動規(guī)律。 、歐拉法 著眼于液體質(zhì)點所經(jīng)過的各特定空間位置上運動要素隨時間變化的情況，而不追究各個質(zhì)點的詳細運動過程。,流場的基本概念,基本概念 流線與跡線 流線：表示某一瞬間流場中各質(zhì)點流動方向曲線。,流線特性： 流線是無折點的光滑曲線。 任意兩流線不相交。 固體邊界上的流線與邊界重合。 流線的疏密度反映流速大小。 跡線:某一液體質(zhì)點在連續(xù)運動過程中所占空間位

2、置隨時間連續(xù)變化的軌跡。,跡線和流線區(qū)別與聯(lián)系,跡線是同一質(zhì)點在不同時刻形成的軌跡； 流線是不同質(zhì)點在同一時刻形成的曲線。,流管、元流與總流 流管：在流線中通過任一不與流線重合的微小閉合曲線上各點的所有流線過程的管狀曲面。 元流：流管內(nèi)所有的液體質(zhì)點所形成的流動。 總流：流動區(qū)域的整個流動。 過流斷面、流量和平均流速 過流斷面：與總流（或元流）流線正交的橫斷面 流量：單位時間通過某一過流斷面的液體體積用Q 表示。,流動類型 恒定流與非恒定流（主要研究對象） 均勻流與非均勻流 漸變流與急變流 有壓流與無壓流 一元流、二元流與三元流,恒定總流連續(xù)性方程,恒定流連續(xù)性方程是連續(xù)介質(zhì)液體運動遵循物質(zhì)質(zhì)

3、量守恒原理的具體表現(xiàn)，用一元流動分析法討論可得： Q1=Q2 或 v1A1=v2A2 對于有分叉的恒定總流，連續(xù)性方程可以寫為： Q流入=Q流出,由方程可得：不可壓縮恒定總流中任意過流斷面上的流量都相等，或斷面平均流速與過水?dāng)嗝婷娣e成反比。 恒定流連續(xù)性方程的形式雖然簡單，但在分析液體運動時極為重要，它是不涉及任何作用力的反映液體運動規(guī)律的基本方程，對于理想液體和實際液體都適用。,（1）恒定元流的能量方程 根據(jù)物理學(xué)動能定理或牛頓第二定律，可以導(dǎo)出 恒定元流的兩個過水?dāng)嗝嬷g的能量關(guān)系式為:,恒定總流的能量方程,（2）恒定總流的能量方程 將恒定元流能量方程沿總流的2個過水?dāng)嗝孢M行積 分，并且引

4、入過水?dāng)嗝嫣幩魇蔷鶆蛄骰蛘邼u變流的 條件，就可得到恒定總流的能量方程（稱為伯努利方 程）,恒定總流能量方程 各項的量綱都是長度量，因此可以用比例線段表示位置水頭、壓強水頭、流速水頭的大小。 各斷面的位置水頭、測壓管水頭和總水頭端點的連線分別稱為位置水頭線、測壓管水頭線和總水頭線.,（3）恒定總流能量方程的圖示，水頭線和水力坡度,根據(jù)水頭線表示的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，恒定總流能量方程 的幾何意義可以這樣來描述：對于理想液體（hw=0）， 總水頭線是一條水平線；對于實際液體（hw0），總水 頭線總是一條下降的曲線或直線，它下降的數(shù)值等于兩 個過水?dāng)嗝嬷g水流的水頭損失。 注意：測壓管水頭線不一定是下降的

5、曲線，需要由位 能與壓能的相互轉(zhuǎn)換情況來確定其形狀。對于均勻流， 流速水頭沿程不變，總水頭線與測壓管水頭是相互平行 的直線。,（4）應(yīng)用恒定總流能量方程的條件和注意事項 1）恒定總流能量方程的應(yīng)用條件: a、液流必須是不可壓縮的恒定流； b、作用在液體上的質(zhì)量力只有重力； c、建立能量方程的兩個過水?dāng)嗝娑急仨毼挥诰鶆?流或漸變流段，但該兩斷面間的某些流動可以 是急變流； d、兩計算斷面間無流量的匯入或流出，否則要建 立相應(yīng)的方程式。,2）應(yīng)用恒定總流能量方程需要注意的具體問題: a、必須確定基準(zhǔn)面?；鶞?zhǔn)面可以任意選擇，但 盡可能使所選的基準(zhǔn)面能簡化能量方程，便 于求解。同一能量方程只能選擇同一基準(zhǔn)面。 b、計算壓強水頭時兩個斷面的壓強標(biāo)準(zhǔn)要相同。 c、測壓管水頭的計算，對于管流，計算點取在管 軸線上,對明渠水流,計算點取在自由表面上。,d、選取過水?dāng)嗝娉藵M足漸變流條件外,還應(yīng)使 所選斷面上未知量盡量少,以簡化能量方程的 求解過程。 e、求解能量方程必須確定動能修正系數(shù)