水流运动的基本原理学习教案.pptx

会计学1水流水流(shuli)运动的基本原理运动的基本原理第一页，共75页。内容内容内容内容(nirng)(nirng)回顾回顾回顾回顾第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 压强压强(yqing)(yqing)的单位和量的单位和量测测 静水压强及其特性静水压强及其特性静水压强及其特性静水压强及其特性 静水压强的基本规律静水压强的基本规律作用于平面壁上的静水压力作用于平面壁上的静水压力 作用于曲面壁上的静水总压力作用于曲面壁上的静水总压力作用于曲面壁上的静水总压力作用于曲面壁上的静水总压力 图解法图解法 解析法解析法 测压管测压管 水银测压计水银测压计 差压计差压计 第二章回顾第二章回顾第二章回顾第二章回顾 第2页/共75页第二页，共75页。本章本章(bn zhn)(bn zhn)学习指导学习指导 本章研究液体运动的基本方程式及其应用，并简要介绍如何运用这些基本方程式分析解决实际工程问题。三大方程是分析水流现象，研究液体运动的重要“工具”，也是分析解决实际工程的水力学问题最重要的理论基础。必须正确理解，明确建立这些方程式的条件(tiojin)和适用范围，掌握其运用。由于实际液体的粘滞性将发生作用，导致部分机械能的耗损，因而描述液体运动规律的方程式，一般比较繁杂，常常需要借助实验或原型观测资料作补充和修正。描述液体描述液体(yt)运动的两种方法，液体运动的两种方法，液体(yt)运动的基本概念；运动的基本概念；恒定总流的连续性方程及其应用；恒定总流的连续性方程及其应用；恒定总流的能量方程及其应用；恒定总流的能量方程及其应用；恒定总流的动量方程及其应用。恒定总流的动量方程及其应用。本章重点本章重点第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第3页/共75页第三页，共75页。第一节第一节第一节第一节 描述水流描述水流描述水流描述水流(shuli)(shuli)(shuli)(shuli)运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 拉格朗日法拉格朗日法拉格朗日法拉格朗日法 欧拉法欧拉法欧拉法欧拉法 着着 眼眼 于于 流流 体体 质质 点点(zhdin)，跟跟踪踪质质点点(zhdin)描描述述其其运运动动历程历程着着眼眼于于空空间间点点，研研究究质质点点流流经经空空间间各各固固定定点的运动特性点的运动特性是描述液体运动是描述液体运动常用的一种方法。常用的一种方法。一、描述水流运动的两种方法一、描述水流运动的两种方法第4页/共75页第四页，共75页。第一节第一节第一节第一节 描述水流描述水流描述水流描述水流(shuli)(shuli)(shuli)(shuli)运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 流线是指某一瞬时在流场中绘出的一条空间曲线，在该曲线上所有液体质点流线是指某一瞬时在流场中绘出的一条空间曲线，在该曲线上所有液体质点(zhdin)(zhdin)在该时刻的流速矢量都与这一曲线相切。在该时刻的流速矢量都与这一曲线相切。迹线迹线是指液体质点在运动过程中不同时刻所占据位置的连线，也就是液体质点运动的轨迹线。第5页/共75页第五页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 流线有如下特征：（1）流线上所有各质点的切线方向就代表了该点的流动方向。（2）一般(ybn)情况下，流线既不能相交，也不能是折线，而只能是一条连续光滑的曲线。（3）流线上的液体质点只能沿着流线运动。第一节第一节第一节第一节 描述描述描述描述(mio sh)(mio sh)(mio sh)(mio sh)水流运动的两种方法水流运动的两种方法水流运动的两种方法水流运动的两种方法 无数条流线在流场中构成流线图.由流线图可知（1）流线的形状与固体边界形状有关（2）流线的疏密程度反映了流速的大小.第6页/共75页第六页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述描述描述描述(mio sh)(mio sh)(mio sh)(mio sh)水流运动的两种方法水流运动的两种方法水流运动的两种方法水流运动的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 流线流线在在流流场场中中，取取一一条条不不与与流流线线重重合合的的封封闭闭曲曲线线L，在在同同一一时时刻刻过过 L上上每每一一点点作作流流线线，由由这这些些流流线线围围成成的的管管状状曲曲面称为面称为流管流管。与流线一样，与流线一样，流管是瞬时概念。流管是瞬时概念。L流管流管二、二、流管、微小流束、总流、过水断面流管、微小流束、总流、过水断面 第7页/共75页第七页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动描述水流运动描述水流运动描述水流运动(yndng)(yndng)(yndng)(yndng)的两种方法的两种方法的两种方法的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 与流动方向正交的流管的横断面与流动方向正交的流管的横断面过水断面为面积微元的流管叫过水断面为面积微元的流管叫元流管元流管，其中的流动称为，其中的流动称为元流（微小流束）元流（微小流束）。过水断面为有限面积的流管中的流动叫过水断面为有限面积的流管中的流动叫总流总流。总流可看作无数个元流的集合。总流可看作无数个元流的集合。dA1u1过水断面过水断面dA2u2元流元流总流总流第8页/共75页第八页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动描述水流运动描述水流运动描述水流运动(yndng)(yndng)(yndng)(yndng)的两种方法的两种方法的两种方法的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 单位时间内通过某一过水断面的液体体积，称为单位时间内通过某一过水断面的液体体积，称为流量流量，单位为，单位为 m3/s三、水流的运动要素三、水流的运动要素 u1dA2dA1u2第9页/共75页第九页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述描述描述描述(mio sh)(mio sh)(mio sh)(mio sh)水流运动的两种方法水流运动的两种方法水流运动的两种方法水流运动的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 设设想想过过水水断断面面上上各各点点的的流流速速都都均均匀匀分分布布，且且等等于于v，按按这这一一流流速速计计算算所所得得的的流流量量与与按按各各点点的的真真实实流流速速计计算算所所得得的的流流量量相相等等，则则把把流流速速v定定义义为为 断断面面平平均均速速度度 ，单位为，单位为 m/s第10页/共75页第十页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流描述水流描述水流描述水流(shuli)(shuli)(shuli)(shuli)运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 三、水流运动的类型三、水流运动的类型 若流场中各空间点上的任何运动要素均不随时间变若流场中各空间点上的任何运动要素均不随时间变化，称流动为化，称流动为恒定流恒定流。否则，为。否则，为非恒定流。非恒定流。恒定流中，所有物理量的表达式中将不含时间，恒定流中，所有物理量的表达式中将不含时间，它们只是空间位置坐标的函数，时变导数为零。它们只是空间位置坐标的函数，时变导数为零。（一）（一）恒定流、非恒定流恒定流、非恒定流 第11页/共75页第十一页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动描述水流运动描述水流运动描述水流运动(yndng)(yndng)(yndng)(yndng)的两种方法的两种方法的两种方法的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 运动要素是否沿程变化运动要素是否沿程变化？均匀流均匀流非均匀流非均匀流（二）均匀流、非均匀流；渐变流、急变流均匀流、非均匀流；渐变流、急变流 均匀流的流线必为相互平行的直线，而非均匀流的流线要么是曲线，要么是不相平行的直线。举例。均匀流的流线必为相互平行的直线，而非均匀流的流线要么是曲线，要么是不相平行的直线。举例。注意：注意：第12页/共75页第十二页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流描述水流描述水流描述水流(shuli)(shuli)(shuli)(shuli)运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 是是否否接接近近均均匀匀流流？渐渐变变流流流线虽不平行，但夹角较小；流线虽不平行，但夹角较小；流线虽有弯曲，但曲率较小。流线虽有弯曲，但曲率较小。急急变变流流流线间夹角较大；流线间夹角较大；流线弯曲的曲率较大。流线弯曲的曲率较大。是是否否第13页/共75页第十三页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流描述水流描述水流描述水流(shuli)(shuli)(shuli)(shuli)运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法运动的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 有无自由表面有无自由表面 有压流有压流无压流无压流（三）有压流、无压流、射流有压流、无压流、射流 有压流主要是依靠压力作用而流动有压流主要是依靠压力作用而流动，而，而无压流主要是依靠重力作用而流动无压流主要是依靠重力作用而流动。举例。举例。注意：注意：第14页/共75页第十四页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述描述描述描述(mio sh)(mio sh)(mio sh)(mio sh)水流运动的两种方法水流运动的两种方法水流运动的两种方法水流运动的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 任何实际流动从本质上讲都是在三维空间内发生的，二元和一元流动是在一些特定情况下对实际流动的简化和抽象，以便分析处理。任何实际流动从本质上讲都是在三维空间内发生的，二元和一元流动是在一些特定情况下对实际流动的简化和抽象，以便分析处理。注意：注意：（四）（四）一元流、二元流、三元流一元流、二元流、三元流 一元流动：一元流动：只与一个空间自变量有关只与一个空间自变量有关。二元流动：二元流动：与两个空间自变量有关与两个空间自变量有关。三元流动：三元流动：与三个空间自变量有关与三个空间自变量有关。第15页/共75页第十五页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动描述水流运动描述水流运动描述水流运动(yndng)(yndng)(yndng)(yndng)的两种方法的两种方法的两种方法的两种方法 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 在实际问题中，常把总流也简化为一维流动在实际问题中，常把总流也简化为一维流动，但由于过水断面上的流动要素一般是不均匀的，所以一维简化的关键是要在过水断面上给出运动要素的代表值，通常的办法是取平均值。但由于过水断面上的流动要素一般是不均匀的，所以一维简化的关键是要在过水断面上给出运动要素的代表值，通常的办法是取平均值。s 一元简化 元流是严格的一维流动。元流是严格的一维流动。第16页/共75页第十六页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第二节第二节第二节第二节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流连续性方程总流连续性方程总流连续性方程总流连续性方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 几个假定：几个假定：恒定条件下，恒定条件下，总流管的形状、位置不随时间变化。总流管的形状、位置不随时间变化。液体一般可视为不可压缩的连续介质，其密度为常数液体一般可视为不可压缩的连续介质，其密度为常数。没有流体穿过总流管侧壁流入或流出，流体只能通过两个过流断面进出控制体。没有流体穿过总流管侧壁流入或流出，流体只能通过两个过流断面进出控制体。恒定总流的连续性方程恒定总流的连续性方程A2QmQmA1 连续性方程连续性方程 质质量守恒定律对液体运动量守恒定律对液体运动的一个基本约束的一个基本约束第17页/共75页第十七页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第二节第二节第二节第二节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流连续性方程总流连续性方程总流连续性方程总流连续性方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 根据质量守恒定律：在单位时间内通过根据质量守恒定律：在单位时间内通过 A1 流入控制体的流体质流入控制体的流体质量等于通过量等于通过 A2 流出控制体的流体质量。流出控制体的流体质量。恒定元流连续方程恒定元流连续方程 第18页/共75页第十八页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 第二节第二节第二节第二节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流连续性方程总流连续性方程总流连续性方程总流连续性方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 或或恒定总流连续方程恒定总流连续方程 或或第19页/共75页第十九页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第二节第二节第二节第二节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流连续性方程总流连续性方程总流连续性方程总流连续性方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 在有分流汇入及流出的情况下，连续方程只须作相应变化。质量的总流入在有分流汇入及流出的情况下，连续方程只须作相应变化。质量的总流入=质量的总流出。质量的总流出。第20页/共75页第二十页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流能量方程总流能量方程总流能量方程总流能量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 A2QmA1 能量方程能量方程 能量转化与守恒原理能量转化与守恒原理对液体运动的一个基本约束对液体运动的一个基本约束动能动能势能势能能能量量损损失失位置势能位置势能压强势能压强势能第21页/共75页第二十一页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连恒定总流连恒定总流连恒定总流连(lilin)(lilin)(lilin)(lilin)能量方程能量方程能量方程能量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 一、微小流束的能量方程一、微小流束的能量方程 单位总能量单位总能量单位动能单位动能单位压能单位压能单位位能单位位能单位势能单位势能第22页/共75页第二十二页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量(nngling)(nngling)(nngling)(nngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 一、微小流束的能量方程一、微小流束的能量方程 这是水力学中普遍使用的这是水力学中普遍使用的伯努利方程伯努利方程第23页/共75页第二十三页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连恒定总流连恒定总流连恒定总流连(lilin)(lilin)(lilin)(lilin)能量方程能量方程能量方程能量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 急变流同一过流断面上的测压管水头不是常数急变流同一过流断面上的测压管水头不是常数第24页/共75页第二十四页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流连能量方程总流连能量方程总流连能量方程总流连能量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 三三.恒定总流的能量方程恒定总流的能量方程总流是无数元总流是无数元流的累加流的累加恒定总流恒定总流恒定元流恒定元流第25页/共75页第二十五页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量(nngling)(nngling)(nngling)(nngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 解决测压管解决测压管水头的积分水头的积分寻求平均寻求平均测压管水头测压管水头均匀流或渐变流过水断面上测压管水头为常数。均匀流或渐变流过水断面上测压管水头为常数。用断面平均流速用断面平均流速 v 代替实际流速代替实际流速 u，解解 决决 流流 速速水头的积分水头的积分第26页/共75页第二十六页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量(nngling)(nngling)(nngling)(nngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 三三.恒定总流的能量方程恒定总流的能量方程恒定总流恒定总流第27页/共75页第二十七页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量(nngling)(nngling)(nngling)(nngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 实际流体恒定总流实际流体恒定总流的能量方程的能量方程分析水力学问题最常用也是最重要的方程式第28页/共75页第二十八页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量(nngling)(nngling)(nngling)(nngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 四、能量方程的意义四、能量方程的意义单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的位置势能位置势能（简称（简称单位势能单位势能）单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的压强势能压强势能（简称（简称单位压能单位压能）单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的总势能总势能（简称（简称单位势能单位势能）单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的动能动能（简称（简称单位动能单位动能）第29页/共75页第二十九页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流连能量方程总流连能量方程总流连能量方程总流连能量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 四、能量方程的意义四、能量方程的意义表示能量的平衡关系。表示能量的平衡关系。水流总是从总机械能大的地方流向总机械能小的地方水流总是从总机械能大的地方流向总机械能小的地方 能量方程的物理意义能量方程的物理意义单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的总机械能总机械能（简称（简称单位总机械能单位总机械能）第30页/共75页第三十页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连恒定总流连恒定总流连恒定总流连(lilin)(lilin)(lilin)(lilin)能量方程能量方程能量方程能量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 四、能量方程的意义四、能量方程的意义单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的位置水头位置水头（又称（又称单位势能单位势能）单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的压强水头压强水头（又称（又称单位压能单位压能）单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的测压管水头测压管水头（又称（又称单位势能单位势能）第31页/共75页第三十一页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连恒定总流连恒定总流连恒定总流连(lilin)(lilin)(lilin)(lilin)能量方程能量方程能量方程能量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 总水头线为一条逐渐下总水头线为一条逐渐下降的直线或曲线降的直线或曲线 能量方程的几何意义能量方程的几何意义总水头（又称总水头（又称 单位总机械能单位总机械能）单位重量流体所具有的单位重量流体所具有的流速水头流速水头（或（或单位动能单位动能）第32页/共75页第三十二页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流连能量方程总流连能量方程总流连能量方程总流连能量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 位置水头线一般为总流断面中心线。位置水头线一般为总流断面中心线。测压管水头线可能在位置水头线以下，表示当地压强是负测压管水头线可能在位置水头线以下，表示当地压强是负值。值。恒定总流能量方程的几何表示恒定总流能量方程的几何表示水头线水头线 注意：注意：第33页/共75页第三十三页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量恒定总流连能量(nngling)(nngling)(nngling)(nngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 水力坡度水力坡度称为水力坡度称为水力坡度水头线的斜率冠以负号水头线的斜率冠以负号测压管坡度测压管坡度 称为测压管坡度称为测压管坡度第34页/共75页第三十四页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第四节第四节第四节第四节 能量方程能量方程能量方程能量方程(fngchng)(fngchng)(fngchng)(fngchng)的应用条件及应用举例的应用条件及应用举例的应用条件及应用举例的应用条件及应用举例 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 一、能量方程的应用条件及注意事项一、能量方程的应用条件及注意事项 应用条件应用条件 必须是恒定流，必须是恒定流，液体不可压缩液体不可压缩 计算断面本身应满足均匀流或渐变流的条件计算断面本身应满足均匀流或渐变流的条件 质量力只有重力，无惯性力质量力只有重力，无惯性力 两断面间没两断面间没有流量的汇入或分出有流量的汇入或分出第35页/共75页第三十五页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第四节第四节第四节第四节 能量方程的应用条件能量方程的应用条件能量方程的应用条件能量方程的应用条件(tiojin)(tiojin)(tiojin)(tiojin)及应用举例及应用举例及应用举例及应用举例 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 一、能量方程的应用条件及注意事项一、能量方程的应用条件及注意事项 注意事项注意事项 基准面选取基准面选取；计算断面选取；计算断面选取；计算点的选取计算点的选取 ；压强表示压强表示 举例举例第36页/共75页第三十六页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第四节第四节第四节第四节 能量方程能量方程能量方程能量方程(fngchng)(fngchng)(fngchng)(fngchng)的应用条件及应用举的应用条件及应用举的应用条件及应用举的应用条件及应用举例例例例 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 实实际际使使用用中中，在在测测得得 h，计计算算流流速速 u 时时，还要加上毕托管修正系数还要加上毕托管修正系数c，即，即第37页/共75页第三十七页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第四节第四节第四节第四节 能量方程的应用条件能量方程的应用条件能量方程的应用条件能量方程的应用条件(tiojin)(tiojin)(tiojin)(tiojin)及应用举例及应用举例及应用举例及应用举例 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 文得里流量计的应用文得里流量计的应用第38页/共75页第三十八页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第四节第四节第四节第四节 能量方程的应用能量方程的应用能量方程的应用能量方程的应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)条件及应用条件及应用条件及应用条件及应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)举例举例举例举例 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 根据恒定总流连续方程又有根据恒定总流连续方程又有第39页/共75页第三十九页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第四节第四节第四节第四节 能量方程的应用条件能量方程的应用条件能量方程的应用条件能量方程的应用条件(tiojin)(tiojin)(tiojin)(tiojin)及应用举例及应用举例及应用举例及应用举例 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 联立求解，得联立求解，得 第40页/共75页第四十页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 第四节第四节第四节第四节 能量方程的应用条件能量方程的应用条件能量方程的应用条件能量方程的应用条件(tiojin)(tiojin)(tiojin)(tiojin)及应用及应用及应用及应用举例举例举例举例 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 当使用水银压差计时，当使用水银压差计时，第41页/共75页第四十一页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第四节第四节第四节第四节 能量方程的应用能量方程的应用能量方程的应用能量方程的应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)条件及应用条件及应用条件及应用条件及应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)举例举例举例举例 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 三三.有能量输入或输出的能量方程有能量输入或输出的能量方程 1、2 断断面面之之间间单单位位重重量量液液体体从从水水力力机机械械获获得得（取取+号号，如如水水泵泵）或或给给出出（取（取-号，如水轮机）的能量号，如水轮机）的能量第42页/共75页第四十二页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第四节第四节第四节第四节 恒定总流的动量恒定总流的动量恒定总流的动量恒定总流的动量(dngling)(dngling)(dngling)(dngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 计算水流与固体边界的相互作用力问题计算水流与固体边界的相互作用力问题 一一.恒定总流的动量方程恒定总流的动量方程运动物体单位时间内动量的变化等于物体运动物体单位时间内动量的变化等于物体所受外力的合力所受外力的合力 第43页/共75页第四十三页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第四节第四节第四节第四节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流的动量方程总流的动量方程总流的动量方程总流的动量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 按照动量守恒定律按照动量守恒定律动量定律：动量定律：微小流束动量：微小流束动量：第44页/共75页第四十四页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 第四节第四节第四节第四节 恒定总流的动量恒定总流的动量恒定总流的动量恒定总流的动量(dngling)(dngling)(dngling)(dngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 用断面平均流速用断面平均流速 v 代替代替 u：大大于于 1.0 的的数数，其其大大小小取取决决于于断断面面上上的的流流速速分分布布。在在一一般般的的渐渐变变流流中中的的值值为为 1.02-1.05.为为简简单单起起见见，也常采用也常采用=1.0 动量修正系数动量修正系数*第45页/共75页第四十五页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第四节第四节第四节第四节 恒定总流的动量恒定总流的动量恒定总流的动量恒定总流的动量(dngling)(dngling)(dngling)(dngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动运动的基本原理的基本原理 恒恒定定总总流流动动量量方方程程建建立立了了流流出出与与流流进进控控制制体体的的动动量量流流量量之之差差与与控控制制体体内内流流体体所所受受外外力力之之间间的的关关系系，避避开开了了这这段段流流动动内内部部的的细细节节。对对于于有有些些水水力力学学问问题题，能能量量损损失失事事先先难难以以确确定定，用用动动量量方方程程来来进进行行分分析析常常常是方便的。常是方便的。恒恒定定总总流流动动量量方方程程是是矢矢量量方方程程，实际使用时一般都要写成分量形式实际使用时一般都要写成分量形式一维恒定总流动量方程一维恒定总流动量方程或或第46页/共75页第四十六页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第四节第四节第四节第四节 恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)总流的动量方程总流的动量方程总流的动量方程总流的动量方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 二二.恒定总流动量方程应用举例恒定总流动量方程应用举例液流为恒定流液流为恒定流；液体为连续、不可压缩的液体液体为连续、不可压缩的液体；所选的两个过水断面必须为渐变流断面所选的两个过水断面必须为渐变流断面。适用条件适用条件 注意事项注意事项选取脱离体（选取脱离体（上下游断面取上下游断面取在渐变流段上）；在渐变流段上）；选取选取合适的合适的坐标轴坐标轴 ，分，分析外力；析外力；把动量方程写成分量形式把动量方程写成分量形式求解求解；联立其他方程求解联立其他方程求解 举例举例第47页/共75页第四十七页，共75页。第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 第四节第四节第四节第四节 恒定总流的动量恒定总流的动量恒定总流的动量恒定总流的动量(dngling)(dngling)(dngling)(dngling)方程方程方程方程 第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 二二.求解恒定总流问题的几点说明 恒定总流的三大方程，在实际计算时，有一个联用的问题，应根据情况灵活运用。恒定总流的三大方程，在实际计算时，有一个联用的问题，应根据情况灵活运用。在有流量汇入或分出的情况下，要按照三大方程的物理意义正确写出它们的具体形式。在有流量汇入或分出的情况下，要按照三大方程的物理意义正确写出它们的具体形式。第48页/共75页第四十八页，共75页。液体运动的三大液体运动的三大(sn d)方程方程 连续连续(linx)方程：方程：课后小结课后小结课后小结课后小结(xioji)(xioji)第49页/共75页第四十九页，共75页。能量能量(nngling)方程：方程：动量动量(dngling)方程：方程：课后小结课后小结课后小结课后小结(xioji)(xioji)第50页/共75页第五十页，共75页。典型典型典型典型(dinxng)(dinxng)(dinxng)(dinxng)例题例题例题例题返回(fnhu)第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 第51页/共75页第五十一页，共75页。典型典型典型典型(dinxng)(dinxng)(dinxng)(dinxng)例题例题例题例题第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的运动的基本原理基本原理 第52页/共75页第五十二页，共75页。典型典型典型典型(dinxng)(dinxng)(dinxng)(dinxng)例题例题例题例题第三章第三章 水流水流(shuli)(shuli)运动的基运动的基本原理本原理 第53页/共75页第五十三页