流體力學(xué)考試復(fù)習(xí)資料-文庫吧資料
2024-08-31 20:29本頁面
【正文】 數(shù)相當(dāng)大時(shí)，緊貼固體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該式不僅適用于層流也同樣適用于紊流。此外依據(jù)實(shí)驗(yàn)資料還提出了紊流流速分布的指數(shù)公式 四、沿程水頭損失 流體作均勻流動(dòng)時(shí)，切應(yīng)力沿程不變，單位長度的能量 損失相等，這種損失稱為沿程損失，它的大小與長度成正比，用 表示。在粘性底層內(nèi)流速分布可作為直線分布。 紊流的流速分布，靠近固體邊界處與核心區(qū)域是不同的。但對(duì)于紊流的切應(yīng)力、紊流擴(kuò)散等問題的研究卻必須考慮紊流的脈動(dòng)。 引入時(shí)間平均流動(dòng)的概念后，盡管紊流實(shí)質(zhì)上是極無規(guī)則的非恒定流，但只要它的時(shí)均值是一常數(shù)就可以將它看成恒定流。這樣，可以將紊流看作 兩個(gè)流動(dòng)的疊加。 三、 紊流運(yùn)動(dòng)的特征 紊流中，流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中不斷互相混雜，使各點(diǎn)的流速、壓強(qiáng)等運(yùn)動(dòng)要素都隨時(shí)間作無規(guī)則的變化，這種變化稱為脈動(dòng)現(xiàn)象。因此采用綜合性的雷諾 數(shù) Re 作為判別流態(tài)的無量綱數(shù)。由實(shí)驗(yàn)得到：直管上下游斷面間的水頭損失，層流時(shí)與斷面平均流速的一次方成正比，紊流時(shí)則與流速的 ～ ， (二 )層流和紊流的判別數(shù) —— 雷諾數(shù) 由于層流和紊流水頭損失的規(guī)律不同，在計(jì)算水頭損失前，必須判別流態(tài)。此時(shí)若再將流速減小，必須減小到比前一 I 臨界值更小的數(shù)值，流態(tài)才會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?。隨著的增大，顏色液將產(chǎn)生波動(dòng)，直到某一數(shù)值，顏色液擴(kuò)散到清水中，不復(fù)再見 (見圖中 b)。再打開顏色液的小閥，顏色水將進(jìn)入玻璃管，與水一起流動(dòng)。 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】 層流、紊流的概念及判別，不同流態(tài)下的阻力規(guī)律和水頭損失的計(jì)算 【內(nèi)容講解】 一、實(shí)際流體的兩種流態(tài) —— 層流和紊流 (一 )雷諾實(shí)驗(yàn) 雷諾曾經(jīng)以圖所示的裝置來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，揭示了兩種流態(tài)不同的本質(zhì)并確定圓管流態(tài)的判別數(shù)。這樣可以認(rèn)為滲流流線是徑向的，過水?dāng)嗝媸前肭蛎?。下面討論井底進(jìn)水的不完全井。 大口井有井壁進(jìn)水和井底進(jìn)水等方式，而井底進(jìn)水方式往往占重要的地位。井底出水量是總出水量的一個(gè)組成部分。 滲流的達(dá)西定律 (一 )達(dá)西定律 達(dá)西分析了大量 實(shí)驗(yàn)資料，得到圓筒內(nèi)的滲流量 Q 與圓筒橫斷面積 A和水力坡度 成正比，并和土壤的透水性能有關(guān)。它必須滿足： ① ．對(duì)同一過水?dāng)嗝?，模型的滲流量應(yīng)等于真實(shí)的滲流量； ②. 作用于模型任意面積上的滲透壓力應(yīng)等于真實(shí)的滲透壓力。 簡(jiǎn)化的滲流模型是：認(rèn)為滲流區(qū)內(nèi)不存在土壤顆粒且為水所充滿。這種滲流也 稱為地下水流動(dòng)。 明渠均勻流的水力計(jì)算 三、滲流 概述 流體在孔隙介質(zhì)中的流動(dòng)稱為滲流。 所以明渠均勻流是在特定條件下，作用在液流上的重力和阻力相平衡的產(chǎn)物。 明渠均勻流流線為平行直線，過水?dāng)嗝娴男螤?、?寸、水深、流量、斷面平均流速、斷面上的流速分布沿程均不變。如圖 346( )所示： 明渠均勻流的形成條件和水力特征 形成明渠均勻流的條件：長而直的棱柱形渠道；底坡 i0，且保持不變；渠道的粗糙情況沿程沒有變化；渠中水流為恒定流，且沿程流量不變。橫斷面的形狀或尺寸沿程有改變的則稱為非棱柱形渠道。 明渠水流在渠道中流動(dòng)，受到渠道橫斷面和渠道底坡的制約。與有壓管流是不同的。它們都具有自由表面，表面上各點(diǎn)壓強(qiáng)一般都等于大氣壓強(qiáng)，相對(duì)壓強(qiáng)為零。 根據(jù)布置不同，可分為簡(jiǎn)單管道，串并聯(lián)管道 。其中也包括了不考慮壓縮性的氣體在管道中的恒定流動(dòng)。收縮斷面的面積 A，小于孔口面積 A, 有壓管道恒定流 液體充滿整個(gè)管道斷面，管壁處處受到液流的壓強(qiáng)作用，此壓強(qiáng)一般不等于大氣壓強(qiáng)，這種流動(dòng)稱有壓管流。當(dāng)容器壁比較薄，或孔口具有銳緣時(shí)，孔口的壁厚對(duì)出流沒有干擾作用，稱為薄壁孔口。如圖 341。滲流模型，滲透系數(shù)，達(dá)西定律，裘布依假設(shè)，潛水井計(jì)算公式。由于兩股流體的流動(dòng)情況不同，兩者的水頭損失不同， 流 體 力 學(xué) 第四講 管流、明渠流及滲流 【內(nèi)容提要】 孔口自由、淹沒出流，管嘴出流，收縮斷面，流量系數(shù)，短管水力計(jì)算及特例，串 聯(lián)、并聯(lián)長管水力計(jì)算。這兩股流體均有一定的大小，對(duì)每一股流體均可應(yīng)用總流的能量方程。 1．在同一流動(dòng)中，另有機(jī)械能輸入 (如泵或風(fēng)機(jī) )或輸出 (如水輪機(jī) )，此時(shí)能 量方程形式為 2．對(duì)有流量輸出的分岔流 (圖 324) 流體從總管分送到兩個(gè)支管即分成兩股流體。 在能量方程的推導(dǎo)中，作了流體是不可壓縮的，流動(dòng)是恒定的，流體只受重力這一質(zhì)量力的作用等假定，并且在從元流到總流能量方程積分的過程中引用了所取的斷面必須為漸變流動(dòng)斷面的條件，還要在兩斷面間沒有能量和流量輸入或輸出的情況下，所以應(yīng)用時(shí)必須遵循上述假定和條件。 (三 )總流的能量方程 因?yàn)闇y(cè)壓
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