1、第3章 流體動(dòng)力學(xué)及其工程應(yīng)用上次課內(nèi)容回顧理想流體微小流束的伯利努方程 考慮損失 實(shí)際流體微小流束的伯利努方程 積分 實(shí)際流體總流的伯努利方程： 物理意義能量 幾何意義水頭 3.7.2 伯努利方程式的工程應(yīng)用 基本內(nèi)容：1、測(cè)量流速與流量的儀表；2、虹吸現(xiàn)象；3、孔口、管嘴的出流問(wèn)題。重點(diǎn)：分析方法如圖，對(duì)1、2兩點(diǎn)列出伯努利方程：動(dòng)壓（dynamical pressure)靜壓（static pressure）測(cè)壓管測(cè)速管駐點(diǎn)2點(diǎn)處的壓強(qiáng)為液體在彎管內(nèi)上升的高度為駐點(diǎn)一、測(cè)量流速與流量的儀表 、畢托管(Pitot Tube)全壓 式中 流速修正系數(shù)，取決于畢托管的外形尺寸 和加工精度，其值

2、由實(shí)驗(yàn)確定，一般取 兩測(cè)壓管內(nèi)液柱高差。實(shí)際流速液體中某點(diǎn)的流速：迎流孔順流孔接差壓計(jì)尾柄頭部如果測(cè)量氣流速度管道中氣體密度新型流速測(cè)量技術(shù)： 現(xiàn)代流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、水力學(xué)、生態(tài)學(xué)、以及環(huán)境工程、化工工程、航空航天工程、水利水電工程、熱能工程、燃燒工程、石油工程等都提出了一系列復(fù)雜的流動(dòng)問(wèn)題。其中包括高速流、低速流、旋轉(zhuǎn)流、渦流、管道流、燃燒流、振蕩流、反向流、兩相流等，這些都需要新的測(cè)量方法和測(cè)量工具，要求新的測(cè)量技術(shù)和儀器能夠適應(yīng)由單點(diǎn)向多點(diǎn)、平面向空間、穩(wěn)態(tài)向瞬態(tài)、單相向多相發(fā)展。 20世紀(jì)90年代以后出現(xiàn)的新流動(dòng)測(cè)量技術(shù)：1、熱線熱膜風(fēng)速儀（簡(jiǎn)稱(chēng)HWFA)2、激光風(fēng)速儀（L

3、DV或LDA）3、相位多普勒技術(shù)兩相流測(cè)量?jī)x器4、粒子成像速度儀流場(chǎng)顯示技術(shù) 已知：主管路直徑D，喉管直徑d；定常流條件下，測(cè)壓管水頭差為 ，推導(dǎo)管路中實(shí)際水流量Q 的計(jì)算式。 對(duì)過(guò)水?dāng)嗝?1和22列出理想流體的伯努力方程 化簡(jiǎn)得 運(yùn)用連續(xù)性方程、文丘里流量計(jì)（Venturi Meter)2得主管道流速實(shí)際流量 理想情況下的流量 式中 流量系數(shù)，主要與管子材料、尺寸、加工精 度、安裝質(zhì)量、流體的黏性及其運(yùn)動(dòng)速度等 因素有關(guān)， 結(jié)構(gòu)常數(shù)。 文丘里流量計(jì)在工程中已得到廣泛應(yīng)用，為了使測(cè)得的流量值更接近實(shí)際流量，使用時(shí)還應(yīng)注意一些問(wèn)題： 除文丘里流量計(jì)外，工程上常用的還有孔板流量計(jì)和噴嘴流量計(jì)，它們

4、都屬于節(jié)流式流量計(jì)。 孔板流量計(jì)噴嘴流量計(jì) 工程上常用的流量計(jì)還有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、靶式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)等。 渦輪流量變送器1122OO33二、虹吸現(xiàn)象H虹吸原理：如圖，對(duì)11，22斷面列伯努利方程由于 ，所以 ； ，并取 ，則上式變成虹吸原理在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用1、黃河汲水灌溉2、高位水箱引水3、抽水馬桶想一想虹吸原理在生產(chǎn)生活中還有哪些應(yīng)用？將上式就 加以整理出流量 取虹吸管最高點(diǎn)所在斷面為33，對(duì)11、33再列伯努利方程，可知，虹吸管斷面33處將產(chǎn)生負(fù)壓。應(yīng)用虹吸管輸水，可以跨越高地，減少挖方和埋設(shè)管路工程?？卓凇⒐茏欤毫黧w輸送過(guò)程中測(cè)定過(guò)流能力的泄流裝置?？卓?、管嘴出流：工程上

5、常見(jiàn)的水力現(xiàn)象?？卓诔隽鳎∣rifice Flow)：在容器壁上開(kāi)一個(gè)形狀規(guī)則的孔，液體經(jīng)孔口流出的水力現(xiàn)象。（如蓄水池排水口出流） 薄壁孔口： 厚壁孔口： ，按管嘴考慮。 三、經(jīng)孔口、管嘴的出流問(wèn)題 管嘴出流(Nozzle Efflux)：是在孔口上連接一段很短的管子，流體從此管流出。應(yīng)用：水利工程上的閘孔，路基下的有壓涵管，水力采煤用的水槍?zhuān)烙玫凝堫^，汽油機(jī)中的汽化器，柴油機(jī)中的噴嘴，火炮中的駐退機(jī)，車(chē)輛中的減震器，噴射泵以及人工降雨器等都屬于孔口或管嘴的應(yīng)用問(wèn)題。小孔口： 或 大孔口： 或已知:圖示一敞口貯水箱,小孔與液面的垂直距離為H(淹深).設(shè)水位保持不變. 求：(1)自由出流速

6、度v解(1)設(shè)流動(dòng)為不可壓縮理想流體的定常流動(dòng).(2)出流流量Q對(duì)于斷面 、 有 應(yīng)用伯努利方程求小孔口出流的流速和流量。 整理得 從孔口流出的流量為 設(shè)小孔面積為A,流股發(fā)生收縮后.收縮斷面處的截面積為A1,則收縮系數(shù)為 實(shí)際出流量為收縮系數(shù)與孔口邊緣狀況有關(guān)。式中 流速系數(shù)，一般為0.960.99； 式中 流量系數(shù)，與孔口形狀，孔口邊緣情況和 孔口在壁面上的位置這三個(gè)因素有關(guān)。對(duì)大孔口應(yīng)考慮速度不均勻分布的影響。淹沒(méi)出流時(shí)流速、流量計(jì)算式與自由出流時(shí)的完全相同。管嘴出流：分為圓柱形管嘴(圖a)、圓錐形管嘴(圖b)、流線形管嘴(圖c)三種。管嘴出流基本問(wèn)題: 計(jì)算流速和流量管嘴出流與孔口出流流速和流量計(jì)算式相同，只是流量系數(shù)不同。管嘴出流的流動(dòng)特點(diǎn)：流體進(jìn)入管嘴后，先在管內(nèi)收縮，在收縮斷面處，流體與管壁分離，形成漩渦區(qū)，而后再逐漸擴(kuò)張以致充滿管嘴而流出。 由于在管嘴收縮斷面處存在真空，如同水泵一樣，對(duì)液流產(chǎn)生抽吸作用，因此在容器孔口上加上一段管嘴有增大出流量的作用。對(duì)水來(lái)說(shuō)，防止接近汽化壓力而允許的真空