伯努力方程

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3、前后控制断面应选在渐变流断面处
4、边壁反力R方向可任意设定,计算结果为正值,方向一致,若为负值。方向相反
5、边壁作用力R与水流对边壁的作用力R‘大小相等,方向相反,且位于同一作用线(互为反作用力)
6、动量方程对理想液体与实际液体均适用
例3-6 3-7《向》例3-4
——恒定流不可压缩实际液体元流能量方程,又称实际液体元流伯努力方程。
§4
4.3.2总流的伯努力方程
一、实际液体元流能量方程
由实际液体元流能量方程,有
设总流沿程流量为 ,前后两过水断面为渐变流,其过水断面处的总机械能为 ,两断面间能量损失为 ,按元流与总流的关系,有
各元流能量损失 不会相同,取加权平均值计算
连续性方程、能量方程、及动量方程,通常合称为水力学三大定律。
理论力学中质点系动量定理
总流中取一流段作隔离体,
1-1,2-2过水断面——控制断面
有 ——元流动量方程
对于总流有
由公式 得
恒定流总流动量方程的标量式
二、动量方程应用要点
1、必须先汇出计算流段的隔离体,并标明外力方向及所取坐标系
2、液流动量变化,只能是隔离体的流出动量之差
6)除水头损失,两计算断面间没有机械能的输入与输出
2、能量方程应用的补充说明
1)基准面可任取,单必须是水平面,两过水断面的计算点必须取同一个基准面。
2)通常把过水断面取在已知量较多的断面上,使能量方程含未知量减少。
3)过水断面上的计算点:通常明渠取在自由液面上,管流取在断面形心。
4)两断面的压强可用相对压强或绝对压强。但必须取同一种压强,一般多取相对压强
5) 确定后,相应流速 关系由连续性方程确定,
4.3.4水头线
水力坡度与测管坡度
1、元流各过水断面的测压管水头连线称测压管水头线。
2、总水头的连线称总水头线。
3、水力坡度:单位长度上的水头损失,以 表示
4、测管坡度:单位长度上的测管水头变化,以 表示
理想液体元流的总水头 线必为水平线。
测管水头 线沿程可升可降,由于
——测管水头,表征单位重量液体的总势能,简称单位总势能。
——流速水头,表征单位重量液体的动能,简称单位动能。

——计算点处液体的总水头,又称单位总能。
**毕托管——元流能量方程的应用
毕托管是一种点流速的测量仪器。
4.2.3粘性流体元流的伯努力方程
实际液体元流能量方程
实际液体:粘滞性、内摩阻力,部分机械能转化为热能散失,能量沿程消耗,总水头沿程下降。
输出能量:利用了水流本身的机械能对其它水利机械作功的能量, 取“-”。
水泵:
:吸水高度,水泵的安装高度
:水泵的压水高度
——所做的功为
水轮机:
三、两断面间有分岔水流的能量方程
1)有流量分出时,有
2)有流量汇入时,有
《叶》例3-3
《向》
P43例3-2
§
一、液流动量方程
——理想液体元流能量方程,或伯努力方程
**理想流体元流伯努力方程的应用条件:理想流体;恒定流动;
质量力只有重力;沿元流(流线);不可压缩流体。
4.2.2伯努力方程的物理意义和几何意义
理想流体元流能量方程各项意义
——位置水头,表征单位重量液体的位置势能,简称单位位能。
——压强水头,表征单位重量液体的压力势能,简称单位压能。
故断面减小,流速增大段的 线向下倾斜;断面增大,流速减小段的 线向上倾斜;等流速段的 线和 线相平行。
4.3.5总流伯努力方程应用的补充论述
一、气流的伯努力方程
二、两断面间有能量加入或输出的能量方程
1、有能量加入或输出的能量方程
——外加或输出的能量
外加能量:利用了其它动力和机械提供的作功能量, 取“+”。
式中: ——分别为两断面处计算点的位置水头
——分别为两断面处计算点的相对压强或绝对压强
——分别为两断面的动能修正系数
——两断面间的水头损失
二、总流能量方程的应用
1、能量方程的适用条件
1)恒定流
2)不可压缩液体
3)质量力只有重力
4)两计算断面必须为渐变流或均匀流,但两断面间可以有急变流存在
5)沿程流量不变,即
§4.2元流的伯努力方程
1、伯努力方程是能量守衡定律在流体力学中的具体应用。
2、流体动力学的基本任务:研究流体在流场中压强和流速的分布规律。
4.2.1理想流体元流的伯努力(能量)方程
理想液体恒定流
水压力
重力
沿 轴方向隔离体所受的外合力

各项均除以 并整理得
——恒定流理想液体元流欧拉运动微分方程
对上式积分并除以 ,得