工程流体力学(II)：3.10-5.1

2022/12/233.10伯努利方程的应用3.10.1伯努利方程的应用1.孔口出流在水箱水面0—0和孔口断面1—1之间有设水箱截面面积为Ａo，孔口截面面积实际流动为Ａ1，连续方程：1/162022/12/23收缩系数Ca:最小收缩截面面积与孔口截面面积之比。2/162022/12/23淹没出流：两侧均有流体。将小孔淹没在流体中。孔口前1—1截面和孔口收缩最小截面Ｃ—Ｃ的伯努利方程引入速度系数Cv、收缩系数Ca:3/162022/12/232、皮托测速管驻点：总压：驻点处的压强。皮托/总压管：取A、B两点建立伯努利方程皮托测速管,同样有:4/162022/12/233、文特利流量计(文特利管)1和2截面面积分别为Ａ1，Ａ25/162022/12/23若压强测量采用Ｕ形差压计，由Ｕ形差压计的液面高差ｈ得：考虑修正系数β(＜1):β值通常在0.95～0.99之间。分别测量截面1、2的压强,有:6/162022/12/237/162022/12/238/162022/12/233.10.2伯努利方程应用的推广1.沿程有分流或汇流汇流情况类似。9/162022/12/232.沿程有能量输入(或输出)的情况设单位重量流体获得(或失去)的能量为Ｈ，对进口1—1及出口2—2截面列伯努利方程为3.大气压强随高度变化－管内外高度差较大10/162022/12/2311/162022/12/23第5章流动损失与管路计算3-67其中hw项为流动损失，即为本章研究对象。流动损失的原因；流动损失的影响因素；研究流动损失的目的计算/预估流动损失；采取措施减少损失。12/162022/12/235.1流动状态和流动损失分类5.1.1雷诺实验、层流和湍流结论：流动分三个状态；存在上/下临界参数；直管损失与速度有关。14/162022/12/23临界参数/状态划分:由层流开始过渡到湍流状态时的流速，称为上临界速度Vc’;相应的雷诺数称为上临界雷诺数。由湍流状态经过渡状态，转变为层流状态时的流速.称下临界流速Vc(相应的雷诺数Rec称为下临界雷诺数)。流动状态划分：V＜Vc时为层流;Ｖ＞Ｖc′时为湍流;Vc≤V≤Vc′，可能是层流，也可能是湍流.5.1.2沿程水头损失与流速的关系表达式：当V<Vc，ｍ＝1；当V>Vc时,ｍ＝1.75～2；当Vc<V<Vc′时流态不定，ｈｆ也不确定。14/162022/12/235.1.3流动状态的判定产生两种状态的根本原因－－粘性力与惯性力平衡对比。粘性力起主导作用时，限制流体微团横向运动而表现为层流。惯性力起主导作用时，流体微团突破粘性力横向运动而成湍流。粘性流动的能量耗散，消耗能量。湍流和层流的区别：湍流有横向速度；湍流速度分布饱满；湍流粘性力主要与流体微团有关，由涡运动引起，粘性耗散更大；湍流的速度分布是分层分布，更复杂。简单分层：粘性底层、过渡层、湍流核心层。15/162022/12/23流动状态的判定当Re≤Rec时,流动为层流；Re≥Rec′时,流动为湍流;Rec<Re<Rec′时，可能是层流也可能是湍流。上临界雷诺数不稳定，工程上采用下临界雷诺数作为判定流动状态的判据。雷诺数与当量直径