《2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体力学的流动.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体力学的流动.pptx（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、流体力学的流动第一节 孔口自由出流在容器侧壁或低壁上开一孔口，容器中的液体自孔口出流到大气中，称为孔口自由出流。如出流到充满液体的空间，则称为淹没出流。为孔口流速，为作用水头，是促使水流的全部能量 为收缩面的面积，为流量系数上式为孔口自由出流的孔口流量基本公式，其中具有锐缘的孔口，出流流股与孔口壁接触仅是一条周线，这种条件的孔口称为薄壁孔口。若孔壁厚度和形状促使流股收缩后又扩开，与孔壁接触形成面而不是线，这种孔口称为厚壁孔口或管嘴。无论薄璧、厚壁孔口或管嘴，能量损失都发生在孔与嘴的局部为局部损失，对比管路流动而言，这正是这种流动的特点。第二节 孔口淹没出流当液体通过孔口出流到另一个充满液体的空
2、间时称为淹没出流。淹没出流流量公式与自由出流时不同，这里的 中速度不再全部转化为作用水头，而仅是上下游速度头之差转化为作用水头。孔口自由出流与淹没出流其公式形式完全相同。只需要注意作用水头中各项，按具体要求带入。气体管路中，装一有薄壁孔口的隔板，称为孔板，此时通过孔口的出流是淹没出流。在管路中装设如上说孔板，测定孔板前后渐变断面上的压差，即可求得管中流量，这种装置叫做孔板流量计。孔板流量计的流量系数是通过实验测得的。第三节 管嘴出流1.圆柱形外管嘴出流当圆孔壁厚等于34倍的管径时，或者在孔口出外接一段长为34倍管径的圆管时，此时的出流被称为圆柱形外管嘴出流，外结短管称为管嘴。上式即为管嘴出流流
3、量公式，其中，为管嘴出流的作用水头。水流入管嘴时如同孔口出流一样，流股也发生收缩，存在着收缩断面。而后流股渐渐扩张，至出口断面上完全充满管嘴断面流出。在收缩面前后流股与管壁分离，中间形成漩涡区，出现了管嘴的真空现象。由于管嘴出流出现真空现象，促使出流流量增大，这是管嘴出流不同于孔口出流的基本特点。当真空值达到78毫米水柱时，常温下的水发生气化而不断产生气泡，破坏连续流动。同时，空气在较大的压差下，冲入真空区，破坏了真空。气泡及空气都使管嘴内部液流脱离管内壁，不再充满断面，于是形成为孔口出流。其次，管嘴长度也有一定极限值。太长阻力大，使流流量减小。太短则流股收缩后来不及扩大到整个断面而成非线性满
4、流流出。2.其它类型的管嘴出流1）流线型管嘴；2）收缩圆锥形管嘴；3）扩大圆锥形管嘴3.管嘴更多种类（a）圆柱外伸管嘴；（b）圆柱内伸管嘴；（c）外伸收缩型管嘴；（d）外伸扩张型管嘴；（e）流线型外伸管嘴 类型特点圆柱外伸管嘴损失较大，流量较大0.50.8210.82圆柱内伸管嘴损失大、隐蔽10.7110.71外伸收缩形管嘴损失小、速度大（消防龙头）0.090.960.980.95外伸扩张形管嘴损失大、流速低、压力大（扩压管）40.4510.45流线形外伸管嘴损失小、动能大、流量大0.040.9810.98应用：孔板流量计注意：A孔口面积，也可查表第四节 简单管路为了研究流体在管路中的流动规律，首先讨论流体在简单管路中的流动。所谓简单管路就是具有相同管径，相同流量的管段，它是组成各种复杂管路的基本单元。管道中一部分高出上游供水液面的简单管路，称为虹吸管。正因为虹吸管的一部分高于上游供水液面，必然在虹吸管中存在真空区段。当真空达到某一限值时，将使溶解在水中的空气分离出来，随真空度的加大，空气量也增加。大量气体集结在虹吸管顶部，缩小了有效过流断面阻碍流动。严重时，造成气塞，破坏流体连续输送。基本公式：1）不可压缩气体管路计算，利用公式：2）液体管路计算，利用公式：虹吸现象流速