第一節(jié)流體動力學基本概念第二節(jié)流體運動的連續(xù)性方程第三章流體動力學基礎(chǔ)第三節(jié)伯努利方程及其應用流體動力學基本概念第一節(jié)１.掌握壓力流、無壓流、穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流、理想流體、流量、流速的基本概念。２.掌握流量的基本計算方法。學習目標一、流體流動的種類１.壓力流與無壓流當流體運動時，流體充滿整個流動空間并依靠壓力作用而流動的流體，稱為壓力流。當液體流動時，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的流體，稱為無壓流。２.穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流當流體運動時，流體任意一點的流速、壓力、密度等狀態(tài)參數(shù)不隨時間發(fā)生變化的流動，稱為穩(wěn)定流(或稱恒定流動)。當流體運動時，流體任意一點的流速、壓力、密度等狀態(tài)參數(shù)隨時間而發(fā)生變化的流動，稱為非穩(wěn)定流(或稱非恒定流動)。穩(wěn)定流動和非穩(wěn)定流動３.均勻流和非均勻流均勻流是流體運動時流線是平行直線的流動。非均勻流是流體運動時流線不是平行直線的流動。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，而實際流體，則是指客觀存在的具有黏性的流體。三、流動流體的參數(shù)１.過流斷面過流斷面是指與流體運動方向相垂直的流體橫剖面，如圖所示。對于圓管，過流斷面的面積為過流斷面２.流速流體在單位時間內(nèi)流過的距離稱為流速。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流斷面面積的乘積，計算公式為：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)流量計算公式，可得：則流體運動的連續(xù)性方程第二節(jié)１.掌握流體連續(xù)性方程表達式。２.掌握流體連續(xù)性方程的基本應用。學習目標一、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)性方程的應用應用連續(xù)性方程，可以很方便地求得管道內(nèi)的流速或通過各過流斷面的流量。同時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眠B續(xù)性方程應注意的問題】在應用穩(wěn)定流連續(xù)性方程式時，應注意以下幾點。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，以便采用相應的公式進行計算。４.對于流量沿程有分支的管道(如通風管道、供水管網(wǎng)等)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，仍可應用穩(wěn)定流不可壓縮流體連續(xù)性方程，但方程的表達形式要根據(jù)具體情況而定。伯努利方程及其應用第三節(jié)１.掌握理想流體伯努利方程的表達式。２.掌握實際流體伯努利方程的表達式。３.初步了解伯努利方程的應用。學習目標一、理想流體的伯努利方程當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題。二、實際流體的伯努利方程實際流體在管道中流動時，由于流體的黏性，會產(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使流體產(chǎn)生擾動。根據(jù)能量守恒定律，可得到實際流體的能量方程三、伯努利方程式的意義１.物理學意義單位質(zhì)量流體從一個斷面流至另一個斷面時，具有壓力能、勢能和動能三種形式的能量，在任一截面上可以互相轉(zhuǎn)換，但前一個斷面上的總機械能應等于后一個斷面上的總機械能與兩斷面間的能量損失之和。２.水力學意義單位質(zhì)量流體從一個斷面流至另一斷面時，斷面上的位置水頭、壓力水頭、流速水頭可以相互轉(zhuǎn)換，但前一個斷面上的總水頭應等于后一個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)量流體從一個斷面流至另一個斷面時，斷面上的位置高度、測壓管高度、垂直向上射流所達到的理論高度可以相互轉(zhuǎn)換，但前一個斷面的三種高度之和應等于后一個斷面的三種高度與兩斷面上的測速管液柱差之和。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械能的守恒。２.實際總水頭線實際總水頭線是指實際流體各斷面總水頭的連線，反映實際流體總機械能的沿程變化。３.測壓管水頭線測壓管水頭線是指流體各斷面上測壓管水頭的連線，反映流體勢能的沿程變化。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.基準線或基準面基準線或基準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能量的統(tǒng)一基準?；鶞示€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用中應注意的問題１.伯努利方程式的適用條件(１)流體流動是穩(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能量的輸入與輸出。(５)建立方程的兩斷面間無流量的輸入與輸出。２.應用伯努利方程應注意的問題(１)對于不同的計算斷面，必須選取同一基準面。(２)壓力基準的選取，可以是相對壓力，也可以是絕對壓力。(３)計算斷面(即所列能量方程式的兩個斷面)的選取，一般應選在壓力或壓差已知的斷面上。(４)在計算過流斷面的測壓管水頭

時，可以選取過流斷面上的任意一點