【正文】 標(biāo) 知識目標(biāo) ： 了解液體流動的機械能及其轉(zhuǎn)換，掌握單位重力液體表示的能量方程式。 技能目標(biāo) ： 能量守恒定律同樣適用于電廠中流體的流動過程。 德育目標(biāo)： 能量轉(zhuǎn)換中有部分能量轉(zhuǎn)換為能量流動損失，注意通過采取恰當(dāng)?shù)拇胧﹣磉_到節(jié)能環(huán)保的目的。 教學(xué)重點 分析有壓管道內(nèi)液體流動的機械能及其轉(zhuǎn)換。 穩(wěn)定液流的能量方程式。 教學(xué)難點 一、分析管道內(nèi)比動能和比 壓能的轉(zhuǎn)換過程。 二、穩(wěn)定液流的能量方程式的推導(dǎo)過程。 教學(xué)方法 講授、分析、比較 教學(xué)媒體 黑板、粉筆 授課時間 教材分析 本小部分內(nèi)容從能量分析的角度推導(dǎo)了流體流動中兩過流斷面的能量方程式，為電廠中節(jié)能減排提供了參考的數(shù)據(jù)，只有采取各種有效措施降低能量損失，才能進一步提高效率。 教后記 布置作業(yè) P49 213 作業(yè)情況 9 教學(xué)過程： 備注 引入課題： 穩(wěn)定液流的能量方程式是液體流動時遵循的基本規(guī)律，常與連續(xù)性方程式聯(lián)立起來解決生產(chǎn)實際問題。 講授新課： 三、 穩(wěn)定液流的能量方 程式及其應(yīng)用 （一）、液體流動的機械能及其轉(zhuǎn)換。 實驗裝置：開啟閥門 K,并使管中水流為穩(wěn)定流，則可以觀察到的現(xiàn)象和分析的結(jié)論。 （ 1） 各測壓管中水柱液面均有所下降。表明管道內(nèi)各點的比勢能都有所減小。 （ 2） 管道出口有水流出。表明管內(nèi)的水正以一定的流速在運動。 比動能：單位重量液體所具有的動能。 (3) 比較點 2處測壓管中水柱高度可知， h1h2,C1面管道流到大斷面管道時，比動能減小，比壓能增大。 (4) 再比較 4處位置高度、測壓管中水柱高度可知，液體在等直徑管道內(nèi)流動時，無論位置高低，由于流速相等其沿程 各點的比動能均保持不變，各點的比勢能是沿程減小的。 (5) 最后，觀察水流以一定流速向上空噴射時，水流上升到一定高度后才落下，這說明壓力不變的條件下，動能與位能之間的相互轉(zhuǎn)換。 （二）、穩(wěn)定液流的能量方程式 、伯努利方程式 理想流體的伯努里方程的條件 理想流體運動微分方程式的條件僅要求是理想流體，如再增加以下幾個限定條件： （ 1）不可壓縮流體的定常流動； （ 2）沿同一條流線（或微元流束）； （ 3）流體受到的質(zhì)量力僅為重力。在上述條件下，對理想流體運動微分方程進行簡化并求一次積分，可求得理性流體微元流束的伯努里方 程。 假設(shè)流體為不可壓縮流體，積分上式可得 重點掌握 明確各過程線的含義 10 Cupgz ??? 22? 或 CgUgpz ??? 2 2? 對于不同的流線，方程式右端的常數(shù)值取不同的值。若 2為同一條流線（或微元流束）上的任意兩點，則式可寫成gugpzgugpz 2222222111 ????? ?? 在特殊情況下，絕對靜止流體 ，可以得到靜力學(xué)基本方程 pzcg???。 方程的物理意義和幾何意義 ① 幾何意義： z —— 位置水頭 Pgρ —— 壓力水頭 gu22 —— 速度水頭 理想不可壓縮流體在重力作用下作定常流動時，沿同一流線（或微元流束）上各點的位置水頭、壓強水頭和速度水頭之和保持不變，即總水頭線是平行于基準(zhǔn)面的水平線。 ② 物理意義： z —— 比位能 Pgρ —— 比壓能 gu22—— 比動能：單位重量流體所具有的動能 理想不可壓縮流體在重力作用下作定常流動時，沿同一流線（或微元流束）上各點的單位重量流體所具有的位勢能、壓強勢能和動能之和保持不變，即機械能為一常數(shù)。 （ 三 ） 、 伯努里方程式的修正 緩變流 （ 解決壓力不等的問題） （ 1）定義： 流線間夾角很小，近似平行 ； 流線曲率半徑很大，近似直線 的流動。 必須首先計算比動能和比勢能 此處為難點，結(jié)合實際講解 測壓管水頭 總比能 11 忽略直線慣性力 忽略離心慣性力 （ 2）引入目的：忽略由于速度 u 的數(shù)值或方向變化而產(chǎn)生的慣性 力 （ 3）特性： ① 緩變流斷面接近平面 ② 質(zhì)量力只有重力。因為 r 大， u2/r 不計， 動能修正系數(shù) （解決速度分布不均）： 動能修正系數(shù) : 33AudAcA??α 實際流體時的修正 對于實際流體：有粘性存在，消耗能量 （ 1）本身摩擦變成熱能散發(fā) （ 2）與壁面的摩擦損耗 （ 3）局部損耗 因此，在理想流體伯努利方程式的基礎(chǔ)上加上 21?wh 實際流體的 伯努利 方程 221 1 2 21 2 1 2wp c p cz z hg g g g ?? ? ? ? ? ?12α αρ 2 ρ 2 公式說明： （ 1） ? 物理意義： 它是總流有效斷面 上的實際動能對按平均流速算出假想動能的比值。 （ 2） 1?? 層流時， 2?? 紊流時， ~?? 速度越大，雷諾數(shù) 1,Re ?? ? （斷面上 u的差別越小） （ 3） 21?wh 的物理意義：實際總流 1→ 2有效斷面間，單位重量液流的平均能量損失。 （ 4） 適用條件： ① 定常流動； ② 不可壓； 重點掌握緩變流的應(yīng)用范圍 12 ③ 質(zhì)量力只受重力； ④ 選取的計算斷面為緩變流斷面，中間允許有急變流； ⑤ 具有共同流線。 小結(jié)： 液流的能量轉(zhuǎn)換及兩斷面間的能量守恒式都遵循能量守恒式。 13 單元 單元一 液體機械運動的基本規(guī)律 課題 課題二 液體動力學(xué)基本方程式及其應(yīng)用 課型 新授課 課時 2 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo) ： 掌握穩(wěn)定液流的流體力學(xué)意義，液流方程式的適用條件，具體方法和步驟。 技能目標(biāo) ： 通過能量方程式來求解液流的流速、流量和壓力等量。 德育目標(biāo)： 調(diào)節(jié) 流速、流量和壓力等量，有利于電廠進行有序的調(diào)控工作從而 保證安全運行。 教學(xué)重點 能量方程式的適用條件。 能量方程式的適用方法。 教學(xué)難點 一、 能量方程式的解題步驟。 二、 液流的能頭線的繪制方法。 教學(xué)方法 講授、分析、比較 教學(xué)媒體 黑板、粉筆 授課時間 教材分析 通過分析液流的能頭線在圖形上表示方法來分析液流的能量轉(zhuǎn)換，通過確定適用條件、計算基準(zhǔn)列出能量方程式，從而計算電廠中水管、泵、送風(fēng)機等設(shè)備的流量、流速，進行合理調(diào)控達到穩(wěn)定運行。 教后記 布置作業(yè) P49 214 作業(yè)情況 14 教學(xué)過程： 備注 引入課 題： 流體在受到外在切向應(yīng)力作用時，會產(chǎn)生不同特性的基本變形，流體也不例外，下面來具體研究一下。 講授新課： 一、 穩(wěn)定液流能量方程式的流體力學(xué)意義 水頭線的由來 伯努利 方程中的每一項比能和水頭損失都具有長度的因次，則它們可用液柱高度來表示。它可直觀地反映各能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。 221 1 2 21 2 1 2wp c p cz z hg g g g ?? ? ? ? ? ?12α αρ 2 ρ 2 水頭線： 它是能量方程的幾何表示，即用一個液柱高度來表示每一種比能。 z：位置水頭； gV22?：流速水頭； ?p ：壓力水頭 hw1－ 2： 損失水頭；實際總流 1→ 2有效斷面間，單位重量液流的平均能量損失。 ?pz? ：測壓管水頭 gVpz 22?? ?? ：總水頭 沿程逐點水頭連線叫做水頭線。 （①位置水頭線；②壓力水頭線；③總水頭線） 水頭線的性質(zhì) （ 1） .總水頭線（ Ht）一般情況下總是下降的，有局部損失時集中下降，有泵時 重點掌握 明確各過程線的含義 15 除外。 （ 2） .測壓管水頭線（ Hp）總是比總水頭線小一速度水頭值。 二線重合,0。2 2 ??? VgVHH tp ? （ 3） . zHp p ??? 當(dāng) Hp 線在 z 線上面時， 0??? zHp p? ，正壓區(qū) 。 反之為負(fù)壓區(qū)；交點處， p＝ 0 水頭線的繪制 （ 1）確定基準(zhǔn)面 0－ 0。 （ 2）管線軸心線到基準(zhǔn)面的距 離的連線為位置水頭線。 （ 3）在各斷面軸心向上作垂線，在其上截取高度等于中心點的壓強水頭 p/γ ，得測壓管水頭，然后，把各斷面的測壓管水頭連起來，得測壓管水頭線。 （ 4）在測壓管水頭線以上截取高度等于流速水頭 gV 22? 就得到該斷面的總水頭 gVpzH t 22?? ??? ，各斷面總水頭的連線稱為總水頭線。 （ 5）兩斷面之間的總水頭線下降高度就是這兩斷面間的水頭損失 hw1－ 2 舉例：局部損失不計 二 、 穩(wěn)定液流能量方程式 的應(yīng)用 伯努利方程式的應(yīng)用包括四個方面： ① 一般水力計算 ② 節(jié)流式流量計 必須首先計算 此處為難點，結(jié)合實際講解 16 ③ 畢托管、駐壓強、總壓強（測速管 ） ④ 流動吸力問題 解題步驟： ① 順液流方向取三面 兩個計算斷面： 所求未知量所在斷面 ； 已知條件比較充分的斷面；基準(zhǔn)面0— 0 ② 列伯努利方程求解 應(yīng)用伯努利方程應(yīng)注意的問題： ① 搞清使用條件 ② 方程