第一節(jié)流體動(dòng)力學(xué)基本概念第二節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程第三章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)基本概念第一節(jié)１.掌握壓力流、無(wú)壓流、穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流、理想流體、流量、流速的基本概念。２.掌握流量的基本計(jì)算方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、流體流動(dòng)的種類１.壓力流與無(wú)壓流當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體充滿整個(gè)流動(dòng)空間并依靠壓力作用而流動(dòng)的流體，稱為壓力流。當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，凡是具有與氣體相接觸的自由表面，并只依靠流體本身的重力作用而流動(dòng)的流體，稱為無(wú)壓流。２.穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體任意一點(diǎn)的流速、壓力、密度等狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間發(fā)生變化的流動(dòng)，稱為穩(wěn)定流(或稱恒定流動(dòng))。當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體任意一點(diǎn)的流速、壓力、密度等狀態(tài)參數(shù)隨時(shí)間而發(fā)生變化的流動(dòng)，稱為非穩(wěn)定流(或稱非恒定流動(dòng))。穩(wěn)定流動(dòng)和非穩(wěn)定流動(dòng)３.均勻流和非均勻流均勻流是流體運(yùn)動(dòng)時(shí)流線是平行直線的流動(dòng)。非均勻流是流體運(yùn)動(dòng)時(shí)流線不是平行直線的流動(dòng)。均勻流和非均勻流二、理想流體所謂理想流體，是指不考慮黏性作用的流體，而實(shí)際流體，則是指客觀存在的具有黏性的流體。三、流動(dòng)流體的參數(shù)１.過(guò)流斷面過(guò)流斷面是指與流體運(yùn)動(dòng)方向相垂直的流體橫剖面，如圖所示。對(duì)于圓管，過(guò)流斷面的面積為過(guò)流斷面２.流速流體在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的距離稱為流速。３.流量流量分為體積流量和質(zhì)量流量。體積流量等于流速與過(guò)流斷面面積的乘積，計(jì)算公式為：體積流量和質(zhì)量流量的關(guān)系為：４.流量與管道直徑的關(guān)系根據(jù)流量計(jì)算公式，可得：則流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程第二節(jié)１.掌握流體連續(xù)性方程表達(dá)式。２.掌握流體連續(xù)性方程的基本應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、流體連續(xù)性方程稱連續(xù)性方程。連續(xù)性方程示意圖二、連續(xù)性方程的應(yīng)用應(yīng)用連續(xù)性方程，可以很方便地求得管道內(nèi)的流速或通過(guò)各過(guò)流斷面的流量。同時(shí)可得到不同管徑與其流速間的關(guān)系，即管徑小的地方流速大，管徑大的地方流速小?！緫?yīng)用連續(xù)性方程應(yīng)注意的問(wèn)題】在應(yīng)用穩(wěn)定流連續(xù)性方程式時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。１.流體必須是穩(wěn)定流。２.流體必須是連續(xù)的。３.要分清是可壓縮流體還是不可壓縮流體，以便采用相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算。４.對(duì)于流量沿程有分支的管道(如通風(fēng)管道、供水管網(wǎng)等)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，仍可應(yīng)用穩(wěn)定流不可壓縮流體連續(xù)性方程，但方程的表達(dá)形式要根據(jù)具體情況而定。伯努利方程及其應(yīng)用第三節(jié)１.掌握理想流體伯努利方程的表達(dá)式。２.掌握實(shí)際流體伯努利方程的表達(dá)式。３.初步了解伯努利方程的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、理想流體的伯努利方程當(dāng)作用在理想流體上的質(zhì)量力只有重力，則有這就是著名的伯努利(Bernoulli)方程(又稱能量方程)?？梢越鉀Q許多流體輸送的工程問(wèn)題。二、實(shí)際流體的伯努利方程實(shí)際流體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于流體的黏性，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力?管道形狀和尺寸的變化與管道裝置的局部均會(huì)使流體產(chǎn)生擾動(dòng)。根據(jù)能量守恒定律，可得到實(shí)際流體的能量方程三、伯努利方程式的意義１.物理學(xué)意義單位質(zhì)量流體從一個(gè)斷面流至另一個(gè)斷面時(shí)，具有壓力能、勢(shì)能和動(dòng)能三種形式的能量，在任一截面上可以互相轉(zhuǎn)換，但前一個(gè)斷面上的總機(jī)械能應(yīng)等于后一個(gè)斷面上的總機(jī)械能與兩斷面間的能量損失之和。２.水力學(xué)意義單位質(zhì)量流體從一個(gè)斷面流至另一斷面時(shí)，斷面上的位置水頭、壓力水頭、流速水頭可以相互轉(zhuǎn)換，但前一個(gè)斷面上的總水頭應(yīng)等于后一個(gè)斷面上的總水頭與兩斷面間的水頭損失之和。３.幾何意義單位質(zhì)量流體從一個(gè)斷面流至另一個(gè)斷面時(shí)，斷面上的位置高度、測(cè)壓管高度、垂直向上射流所達(dá)到的理論高度可以相互轉(zhuǎn)換，但前一個(gè)斷面的三種高度之和應(yīng)等于后一個(gè)斷面的三種高度與兩斷面上的測(cè)速管液柱差之和。四、伯努利方程的幾何圖示如圖所示，一般可以用下面五條線段表示。伯努利方程式的幾何表示１.理想總水頭線理想總水頭線是指理想流體各斷面總水頭的連線。它反映理想流體在各斷面上流體總機(jī)械能的守恒。２.實(shí)際總水頭線實(shí)際總水頭線是指實(shí)際流體各斷面總水頭的連線，反映實(shí)際流體總機(jī)械能的沿程變化。３.測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線是指流體各斷面上測(cè)壓管水頭的連線，反映流體勢(shì)能的沿程變化。４.管道軸線(位置水頭線)管道軸線是指管道中流體各斷面中心的連線。它與測(cè)壓管水頭線的垂直距離反映流體各斷面的壓力水頭。５.基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面是可任意選取的一水平線或水平面，以此作為分析各斷面各項(xiàng)能量的統(tǒng)一基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)線與管道軸線的垂直距離反映流體各斷面中心的位置水頭。五、伯努利方程的適用條件和應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題１.伯努利方程式的適用條件(１)流體流動(dòng)是穩(wěn)定流。(２)流體是不可壓縮的。(３)建立方程式的兩斷面必須是漸變流斷面(但兩斷面之間可以是急變流)。(４)建立方程式的兩斷面間無(wú)能量的輸入與輸出。(５)建立方程的兩斷面間無(wú)流量的輸入與輸出。２.應(yīng)用伯努利方程應(yīng)注意的問(wèn)題(１)對(duì)于不同的計(jì)算斷面，必須選取同一基準(zhǔn)面。(２)壓力基準(zhǔn)的選取，可以是相對(duì)壓力，也可以是絕對(duì)壓力。(３)計(jì)算斷面(即所列能量方程式的兩個(gè)斷面)的選取，一般應(yīng)選在壓力或壓差已知的斷面上。(４)在計(jì)算過(guò)流斷面的測(cè)壓管水頭

時(shí)，可以選取過(guò)流斷面上的任意一點(diǎn)