流体力学--第三章--液体一元恒定总流基本方程--习题课说课讲解

1、流体力学-第三章-液体一元恒定总流基本方程-习题课 恒定总流能量方程的应用条件恒定总流能量方程的应用条件： 1.作用于液体上的质量力只有重力。 2.水流必须是恒定流。 3.所取过水断面应是均匀流或渐变流过水断面，但两断面之间可以存在急变流。 恒定总流能量方程的应用条件恒定总流能量方程的应用条件：4.在所取的两个过水断面之间，流量保持不变，其间没有流量加入或分出。若有分支，则应对第一支水流建立能量方程式，例如图示有支流的情况下,能量方程为： 5.两过水断面之间没有外界能量加入或支出，若有需修正能量方程。2211 122 21222pwpvpvzhzhgggg22333111131 322wpVp

2、VZZhgggg22333222232322wpVpVZZhggggQ1Q2Q3112233应用能量方程式的注意点：应用能量方程式的注意点：（1）选取高程基准面；水平放置的管道：管道中心线明渠：水面线（2）选取两过水断面； 所选断面上水流应符合均匀流或渐变流的条件，但两个断面之间，水流可以不是渐变流。（3）选取计算代表点；（4）取=1.0动量方程的应用条件：动量方程的应用条件： 1.不可压缩液体恒定流。 2.所取的控制体积中，有动量流出和流入的控制面，必须是均匀流或渐变流过水断面，但控制体积中的液流可以是急变流。应用动量方程式的注意点：取脱离控制体，另外绘出脱离控制体的受力情况；正确分析受力，

3、未知力设定方向；不要忘记水重。建立坐标系 右侧为(下游断面的动量)-(上游断面的动量) 5注意作用力F和流速V的正负号。 6设1，1。 例例1、垂直放置的管道，并串联一、垂直放置的管道，并串联一文丘里流量计如图所示。已知收缩文丘里流量计如图所示。已知收缩前的管径前的管径D=4cm，喉管处的直径，喉管处的直径d=2cm，在断面，在断面1-1、2-2处接入水处接入水银压差计，其读数银压差计，其读数h=3cm，两断，两断面间的水头损失面间的水头损失hw=0.05v12/2g(v1对应喉管处即断面对应喉管处即断面1-1处的断面平处的断面平均流速均流速)。求管中水流的流量求管中水流的流量Q。例例2、有一

4、由平面闸门控制的泄水闸孔，如图，孔、有一由平面闸门控制的泄水闸孔，如图，孔宽宽b=3.0m，闸孔上游水深，闸孔上游水深H=3.5m，闸孔下游收缩，闸孔下游收缩断面水深断面水深h=0.8m，通过闸孔的流量，通过闸孔的流量Q=13.5m3/s。求：水流对闸门的水平作用力。（忽略渠底和渠壁求：水流对闸门的水平作用力。（忽略渠底和渠壁摩擦力）摩擦力）例例3、某矩形断面平底弯曲渠段，其平面如图所示，渠段底、某矩形断面平底弯曲渠段，其平面如图所示，渠段底宽由断面宽由断面1-1的的b1=2.0m渐变为断面渐变为断面2-2的的b2=3.0m。当通过。当通过渠道流量渠道流量Q=4.2m3/s时，两断面的水深分别

5、为时，两断面的水深分别为h1=1.5m，h2=1.2m，两断面的断面平均流速，两断面的断面平均流速V1及及V2与与X轴的夹角分别轴的夹角分别为为1=30，2=60。求水流对渠段的水平冲击力求水流对渠段的水平冲击力R。例例4、有一水平放置的管道，其中有一直径、有一水平放置的管道，其中有一直径d1=30cm渐变到渐变到d2=20cm的弯段，弯角的弯段，弯角=60，已知弯管首端断面，已知弯管首端断面1-1中心中心点动水压强点动水压强p1=35000N/m2。当通过管道的流量。当通过管道的流量Q=0.15m3/s时，忽略水头损失。时，忽略水头损失。求水流对弯段管壁的水平作用力及其方向。求水流对弯段管壁

6、的水平作用力及其方向。 作业题：作业题：铅垂放置在镇墩上的渐变直径弯管，弯管两端与等直径直管在断面铅垂放置在镇墩上的渐变直径弯管，弯管两端与等直径直管在断面1-1、2-2处相连，断面处相连，断面1-1形心与断面形心与断面2-2形心之间的高差为形心之间的高差为Z=0.4m。在断面。在断面2-2处设置一压力表，其读数处设置一压力表，其读数P2=15.0KN/m2，管，管中通过的流量中通过的流量Q=0.12m3/s，若管径，若管径d1=320mm,d2=210mm,转角转角=60，弯管段中水体重量，弯管段中水体重量G=1.5KN，如图。若忽略水头损失，如图。若忽略水头损失，试计算镇墩所承受的作用力大小