水力学基础楼静重点

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,流体静力学,静水压强基本方程意义：,静止液体中任意一点的压强等于液面压强和该点深度与容重之和。,静止液体内压强随深度按直线规律变化。,在静止液体内深度相同，压强也相同。由深度相同即压强相等的各点所构成的面是一水平面，称等压面。,如液面压强增加p，则内部压强也相应增加p，即液面压强的增量将等值地传到液内各点。,1,流体静力学,静水压强的表示方法：,绝对压强：以绝对真空状态为零点起算的压强为绝对压强,用p,fd,表示。,相对压强：以当地大气压强为零点起算的压强称为相对压强，用P,d,表示。P=p,fd,-p,d,。,一般实际工程多采用相对压强来表示压强大小。如果绝对压强大于大气压强，则相对压强是正值，称正压，其值可用压力表测出，故一般均称表压；反之，绝对压强小于大气压强，则相对压强是负值，称负压。这是一种真空状态，真空的大小用真空度p,k,表示。P,k,=p,d,-p,fd,2,流体动力学,一、 动力学的基本原理,流体动力学是研究流体运动规律的科学。,在流体静力学中，压强只与水深有关，或者说与所处空间位置有关,在流体动力学中，压强还与运动情况有关,3,流体动力学,二、流体运动的分类,流体运动受其物性和边界条件的影响呈现复杂的运动情况。,常根据运动特点对其进行分类。,4,1,根据流动要素,(,流速与压强,),与流行时间分类,1,）恒定流,流场内任一点的,流速与压强不随时间变化,，而仅与所处位置有关的流体流动称为恒定流。,2,）非恒定流,运动流体各质点的,流动要素随时间而改变,的运动则称为非恒定流，水位随水的放出而不断改变的水流运动。,非恒定流的情况较复杂，水力学上考虑的多为恒定流问题。,流体动力学,5,2,根据流体流速变化分类,1,）均匀流,流体流速的大小和方向沿流线不变的水流称为均匀流。在输送流体的等管径管道内的液流即属于均匀流。,2,）,非均匀流,流体过流断面沿程改变或流动方向变化，会使同一流线上的各点流速大小和方向发生变化。这种流动称为非均匀流。在管道上扩大或缩小处的水流运动即为非均匀流。,流体动力学,6,3,、按液流运动接触的壁面情况分类,1,）有压流,流体过流断面的周界为壁面包围，,没有自由面,为有压流或压力流。一般供水、供热管道均为压力流。,2,）无压流,流体过流断面的壁和底均为壁面包围，但,有自由面,者称为无压流或重力流。如河流、明渠等。,3,）射流,不受壁面约束,的液流，如喷泉、消火栓等喷射的水柱。,7,流体动力学,三、流体流动的因索,1、过流断面：流体流过通道的断面积称为过流断面，,单位为m,2,。在均匀流,，过流断面为一平面。,8,流体动力学,2,平均流速,单位时间内流体所移动的距离，称为流速。在不能压缩及无粘滞性的理想均匀流中，流速是不变的。,但在实际工程中，流体与流道壁间存在着摩阻力，过流断面上各点的流速是不等的，靠近壁处阻力大、流速小，近中心处流速大。为计算方便，常取过流断面上的平均流速,。,9,流体动力学,3、流量,10,四、流体运动的基本方程,1、连续性方程,11,2、能量方程,12,13,流体流动阻力,流体具有不同的粘滞性，在流动中为了克服阻力而消耗的能量称为阻力损失。,阻力损失,值视流体的流行形态而不同,，因此计算流体的阻力损失应了解水流的形态。,14,一、 流体的流动形态,流体在流动中，由于流速不同而呈现出两种不同的流动形态,层流和紊流。,1,、,层流与紊流,在一端装有阀门的长玻璃管中充满水，稍开启阀门放水，并由小管注入有颜色水流，则可见管内颜色水成一稳定细梳，这种流型称为,层流,。当阀门开大，水流速增加时，管中有色线产生振荡波动再开大阀门到一定程度，流速增大，水流中色线掺混紊乱，此时称为,紊流,。,15,流体流动阻力,2,、雷诺数,英国物理学家雷诺曾作过试验并得到判断流型的计算式，称为雷诺公式：,16,液体流动阻力,17,流体流动阻力,3,、沿程损失和局部损失,1,）沿程损失,流体流动中为,克服摩擦阻力,而损耗的能量称为沿程损失。沿程阻力损失与长度、粗糙度及流速的平方成正比，而与管径成反比，通常采用达西一维斯巴赫公式计算：,18,流体流动阻力,2,）局部损失,流体运动过程中，通过断面变化处、转向处、分支或其他使流体流动情况改变时，均能引起能量损失，这种由,局部变化,引起的阻力损失称为局部损失。计算公式为,19,流体流动阻力,3）管道总阻力,20,