第三章-水流运动的基本原理ppt课件.ppt
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1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统内容回顾内容回顾内容回顾内容回顾第二章第二章 水静力学水静力学液体主要物理力学性质液体主要物理力学性质液体主要物理力学性质液体主要物理力学性质水力学的任务及其应用水力学的任务及其应用水力学的任务及其应用水力学的任务及其应用 液体的基本特性液体的基本特性液体的基本特性液体的基本特性连续连续连续连续介介介介质质质质假假假假设设设设理想液体的概念理想液体的概念理想液体的概念理想液体的概念
2、作用于液体上的力作用于液体上的力作用于液体上的力作用于液体上的力 密度密度密度密度容重容重容重容重粘滞性粘滞性粘滞性粘滞性压缩性压缩性压缩性压缩性表面张力特性表面张力特性表面张力特性表面张力特性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统内容回顾内容回顾内容回顾内容回顾第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 压压强强的的单单位和量位和量测测 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作用于平面壁上的静水压压力力 作用于曲面壁上的静水作用于曲
3、面壁上的静水作用于曲面壁上的静水作用于曲面壁上的静水总压总压总压总压力力力力 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 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统本章学习指导本章学习指导 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和适用范围，掌握其运用。由于实际液体
4、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。描述液体运动的两种方法，液体运动的基本概念；描述液体运动的两种方法，液体运动的基本概念；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 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第一节第一节第一节第一节 描述水流
5、运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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，跟跟踪踪质点描述其运动历程质点描述其运动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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第一节第一节第
6、一节第一节 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 流流线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在该时刻的流速矢量都与这一曲线相切。迹迹线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。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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）一般情况下，流线
7、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 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述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.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法
8、第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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面称称为为流流管管。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 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两
9、种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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过水水断断面面为为面面积积微微元元的的流流管管叫叫元元流流管管，其其中中的的流流动动称称为为元元流流（微小流束）（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总流流。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元流元流总流总流篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的
10、系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 单单位位时时间间内内通通过过某某一一过过水水断断面面的的液液体体体体积积，称称为为流流量量，单单位位为为 m3/s三、水流的运动要素三、水流的运动要素 u1dA2dA1u2篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两种
11、方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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 断断面平均速度面平均速度 ，单位为，单位为 m/s篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节
12、描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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，称流动为间变化，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 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分
13、多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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。流的流线要么是曲线，要么是不相平行的直线。举
14、例。注意：注意：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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。是是否否篮球比赛是根据运动
15、队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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，而无压流主无压流主要是依靠重力作用而流动要是依靠重力作用而流动。举例。举例。注意：注意：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里
16、得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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。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
17、：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。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第一节第一节第一节第一节 描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法描述水流运动的两种方法 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 在在实实际际问问题题中中，常常把把总总流流也也简简化化为为一一维维流流动动，但但由由于于过
18、过水水断断面面上上的的流流动动要要素素一一般般是是不不均均匀匀的的，所所以以一一维维简简化化的的关关键键是是要要在在过过水水断断面面上上给给出出运运动动要要素素的的代代表表值值，通通常常的的办办法法是是取取平平均值。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。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第二节第二节第二节第二节 恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 几个假定
19、：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。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量守恒定律对液体运动的一个基本约束动的一个基本约束篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章
20、第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第二节第二节第二节第二节 恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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 流入控制体流入控制体的流体质量等于通过的流体质量等于通过 A2 流出控制体的流体质量。流出控制体的流体质量。恒定元流连恒定元流连续方程续方程 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第二节第二节第二节第二节
21、 恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 或或恒定总流恒定总流连续方程连续方程 或或篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第二节第二节第二节第二节 恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 在在有有分分流流汇汇入入及及流流出出的的情情况况下下，连连续续方方程程只只须作相应变化。质量的总流入须作相应变化。质量
22、的总流入=质量的总流出。质量的总流出。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流能量方程恒定总流能量方程恒定总流能量方程恒定总流能量方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 A2QmA1 能量方程能量方程 能量能量转化与守恒原理转化与守恒原理对对液体运动的一个基液体运动的一个基本约束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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计
23、时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程恒定总流连能量
24、方程恒定总流连能量方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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这是水力学中普遍使用的用的伯努利方程伯努利方程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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篮球比赛是根据运动队在
25、规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程恒定总流连能量方程 第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 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总流是无数元流的累加元流的累加恒定总流恒定总流恒定元流恒定元流篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三章第三章 水流运动的基本原理水流运动的基本原理 第三节第三节第三节第三节 恒定总流连
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