第二章-1 液体流动基本理论(连续性与能量方程)

§2-1液体运动的基本理论(thebasicconceptsofmotionofliquid)一、恒定流(steadyflow)与非恒定流(unsteadyflow)[运动要素（位移、速度与加速度）不随时间变化的流动]二、迹线（trace）与流线(streamline)迹线：液体质点在所运动的空间中所走的轨迹。流线：流场(流动的场所，空间)中绘出的一条曲线，在同一瞬时，处在流线上所有各点的液体质点的流速方向与各该点曲线上的切线方向重合。流线的基本特征：①恒定流时流线与迹线重合，非恒定流时一般不重合②流线不能相交（一点只有一个速度）。0t三、管流、元流、总流、过水断面、流量和断面平均流速1、管流(pipeflow)：在流场中取一条与流线不重合的微小的封闭曲线，在同一时刻，通过这条曲线上的各点做流线，由这些流线所构成的管状封闭曲面。2、元流(filament)：充满在管流中的液流。3、总流(totalflow)：由无数元流组成的总股水流。4、过水断面(flowcrosssection)：与总流或元流流向相垂直的横断面。5、流量(volumeflow)：单位时间内通过过水断面的液体体积。6、断面平均流速(averagevelocityofflowcrosssection)AudAQAudAAQAv四、均匀流(uniformflow)和非均匀流(non-uniformflow)均匀流：①定义：总流中沿同一流线各点流速矢量相同。②性质：1）流线相互平行；2）过水断面是平面；3）沿流程过水断面形状和大小不变，流速分布图相同。非均匀流：沿同一根流线各点流速矢量不同。五、渐变流(graduallyvariedflow)与急变流(rapidlyvariedflow)急变流：流速的大小和方向沿流线急速变化。渐变流：①定义：流速的大小和方向沿程逐渐变化。②性质：1）过水断面可看成平面；2）各过水断面逐渐变化，流速分布图也逐渐变化；3）过水断面上压强符合静水压强分布。六、元流和总流的连续性方程(continuityequationoffilamentandtotalflow)(质量守恒定律lawofmassconservation)恒定总流连续性方程(continuityequationofsteadytotalflow):QAA2211222111dAudAu11u22u七、实际液体元流的能量方程（伯努里方程）(Bernouli’sequationofrealliquidforfilament)其中单位机械能损失(lossofmechanicalenergy)八、实际液体恒定总流的能量方程(energyequationofsteadytotalflowforrealflow)wgupguphzz2221221211wh位置水头、压强水头、流速水头九、能量方程所表述的能量意义a）动能定理(theoremofkineticenergy)的表达式b）能量守恒和转化定律的表达式(lawofconversationandtransformationofenergy)i）能量守恒ii）机械能转化的不可逆iii）各种能量可以转化单位动能的变化单位阻力功单位压力功单位重力功gvgvhppzzw222112222121wgvpwgvpgvphzhzz2)21(22212222221111z十、能量方程的应用条件及应注意的问题应用条件：1、恒定流2、质量力只有重力，无能量的输入和输出3、所选取的断面为渐变流4、流量沿程不变注意问题：1、基准面的选择2、压强水头一般用相对压强水头，但也可以用绝对压强水头，同一方程用同一标准3、选择合适的计算代表点4、若无特殊说明,一般1.1,用截面平均流速代替的修正系数5、若未知量个数多于能量方程个数，在结合其他方程求解十一、有能量输入和输出的能量方程例如水泵(waterpump)管路系统中取正值121)21(222122222111wgvpmgvphzHzmH排海管道轴线图如上图，求：管道入口A点的压强水头HA，管道出口E、G的流速VE、VG，不计水头损失。例排海管道轴线图如上图，AD段水头损失2m，ED段水头损失0.6m，GD段水头损失1m，求：管道入口A点的压强水头HA，管道出口E、G的流速VE、VG。例