流体力学例题及思考题-第六章
流体力学 第六章

几个概念涵箱加拿大某渠龙羊峡导流洞引渠顺坡(正坡):i>0平坡:i=0逆坡(反坡):i<0明槽槽底沿程降低不变增高顺坡渠道i>0,当渠底坡度较小,如i<0.01或θ很小时,两断面间渠底长度△S与两断面间水平距离△L近似相等,故:此时,过流断面可以看成铅直面(θ很小),水深h可以直接量取,认为h=h’。
§6-1 明渠均匀流的水力学特征一、明渠均匀流特征3.总水头线、测压管水头线及渠底线相互平行,且假定单位面积上所受的阻力损失为流体由断面1流至断面2总阻力损失为11:21由于是明渠紊流,故需要讨论流动的水力半径,根据圆管水力半径的计算,R=d/4,故:谢才公式(1775年):由公式可知,要使明渠中的流动保持均匀流动,则i必须大于0,也就是说只有在顺坡渠道的均匀流动中才有可能满足§6-2 明渠均匀流的基本计算公式§6-3 水力最优断面及允许流速从均匀流的公式可以看出,明渠的输水能力(流量)取决于过水断面的形状、尺寸、底坡和粗糙系数的大小。
设计渠道时,底坡一般依地形条件或其它技术上的要求而定;11:21§6-3 水力最优断面及允许流速从经济的观点来说,总是希望所选定的横断面形状和尺寸在的比值成为边坡系数,表示。
即11:2111:21二、矩形断面的水力最优条件对于矩形断面,m=0故,矩形断面水力最优条件为在一般土渠中,边坡系数m>l,则按水力最优断面求得宽深比<1,即梯形水力最佳断面通常都是窄而深的断面。
11:21内,即:11:21§6-4 明渠均匀流水力计算的几类问题一、校核渠道的输水能力下,将已知值代入公式即可。
11:21m、h,求底坡i。
11:21§6-5 复式断面明渠均匀流水力计算前述梯形、矩形等单式过流断面,如果某一渠道承担着由于渠道主槽左右两侧各有边滩,因此该复式断面可以分为三个部分,主槽、左边滩和右边。
工程流体力学思考题

思考题第一章流体及其物理性质1.试述流体的定义,以及它与固体的区别。
2.与气体有哪些共同的特性?它们各有什么不同的特性?试分别举例说明,在空气和水中相同与不同的一些流体力学现象。
3.何谓连续介质?引入连续介质模型的目的意义何在?4.流体的密度、比容以及相对密度之间有何关系?这三者的单位如何?5.流体的压缩性与膨胀性可以用哪些参量来描述?6.完全气体的状态方程是什么?请说明方程中每一个参量的意义。
7.何谓不可压缩流体?在什么情况下可以忽略流体的压缩性?8.何谓流体的粘性?流体的粘度与流体的压强和温度的关系如何?9.流体的粘性力与固体的摩擦力有何本质区别?10.试述牛顿内摩擦定律,根据此定律说明,当实际流体处于静止或相对静止状态时,是否存在切向应力?11.何谓理想流体?引入理想流体模型的意义何在?12.试述表面张力的定义,及其产生表面张力的机理。
13.何谓附着力,何谓内聚力?试分析水和水银在毛细管中上升或下降的现象。
14.作用在流体上的力可以分为哪两种?第二章流体静力学1.试述流体静压强的两个重要特性。
2.静力学的全部内容适用于理想流体还是实际粘性流体?或者两者都可?为什么?3.何谓流体的平衡状态与相对平衡状态?它们对应的平衡微分方程有何相同之处与不同之处?4.试写出欧拉平衡微分方程式,叙述该方程的适用范围以及方程中每一项的物理意义。
5.何谓质量力有势?试写出重力的势函数。
6.不可压缩流体处于平衡状态时,对作用在它上面的质量力有什么要求?7.试写出静止流体的压强差公式,并叙述其物理意义,此公式对于相对静止流体是否适用?8.试写出静止流体的等压面的微分方程式,此方程式对于相对静止流体是否适用?9.试述等压面的重要性质。
10.流体静力学的基本方程式的物理意义和几何意义各是什么?11.何谓绝对压强、计示压强与真空?它们之间有何关系?12.静压强的计量单位有哪几种?它们的换算关系如何?13.在一U型管中,盛有两种不相溶的、不同密度的液体,试问,在同一水平面上的液体压强是否相同?为什么?14.叙述帕斯卡原理,试举例说明它在工程中的应用。
流体力学实验思考题解答(全)

流体力学课程实验思考题解答(一)流体静力学实验1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 答:测压管水头指γpZ +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
从表1.1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2、 当0<B p 时,试根据记录数据确定水箱的真空区域。
答:以当00<p 时,第2次B 点量测数据(表1.1)为例,此时06.0<-=cm p Bγ,相应容器的真空区域包括以下3三部分:(1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真空区域。
(2)同理,过箱顶小杯的液面作一水平面,测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中,自水面向下深度为0∇-∇=H A P γ的一段水注亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等,均为0∇-∇=H AP γ。
3、 若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定0γ。
答:最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度w h 和o h ,由式o o w w h h γγ=,从而求得o γ。
4、 如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响?答:设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算γθσd h cos 4= 式中,σ为表面张力系数;γ为液体的容重;d 为测压管的内径;h 为毛细升高。
常温(C t ︒=20)的水,mm dyn /28.7=σ或m N /073.0=σ,3/98.0mm dyn =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小,可认为0.1cos =θ。
于是有 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 一般说来,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计。
流体力学第六章

研究堰流主要是分析堰的上、下游水流流态,分析堰的
过流能力。
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流 体 力 学 与 流 体 机 械
第三节 堰流 1 堰流的主要特征量 ① 上游渠道宽度 B ② 堰宽 b 水流漫过堰顶的宽度 ③ 堰顶厚度δ ④ 堰前水头H 上游水位在堰顶上最大超高 ⑤ 堰上、下游坎高 p 和 p' ⑥ 堰下游水深 h ⑦ 行近流速υ0 ⑧ 下游水位超出堰顶的高度Δ
对A-A和c-c 断面列能量方程
pA aA A2 pc acc 2 H hm r 2g r 2g
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第二节 管嘴的恒定出流
c 2 1 2 p A a A A 2 H0 H , c , c 1, hm 1 2 r 2g 2g 2g
2 1 1 2 2 H0 2g
pc
2
2g
1 1 2 h 2 2 1 H 0 pc h 0.75H 0
2 H 0
0.64, 1 0.06, 0.82
流 体 力 学 与 流 体 机 械
第一节 孔口出流 (1)孔口分类 ① 按孔口直径d(或高度e)与孔口淹没深度的比值 (d/H)可分为: 大孔口:d (e) 0.1H ,需考虑在孔口射流断面上各点 的水头、压强、速度沿孔口高度的变化。 小孔口:d (e) 0.1H ,可认为孔口射流断面上的各点 流速相等, 且各点水头亦相等。 1
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工程流体力学第六章 管内流动和水力计算 液体出流

由于紊流运动的复杂性,要找出它 的规律还很难。目前所用的都是一 些经验和半经验的公式。
紊流1 紊流2
一. 紊流的发生 紊流发生的机理 扰动使某流 层发生微小 的波动
层流流动的稳定 性丧失(雷诺数 达到临界雷诺数)
流速使波 动幅度加 剧 引起流体 层之间的 混掺 造成 新的 扰动
在横向压差与切 应力的综合作用 下形成旋涡
t l2
t l2
紊流切应力:
t ( t )
d
L
层流边界层
充分发展的流动
紊流边界层
d
L
层流进口段长度: 湍流进口段长度:
粘性底层
L 0 . 058 d Re
L 25 ~ 40 d
第四节 圆管中流体的层流流动
不可压重力流体的定常层流流动 取微元柱体: 半径—r;长度—dl
h
g
mg
w
vl
l
p
dl
受力平衡:
d
r0 r
4 r 2 0 d qV r0 a ( p gh) 8 dl
对于水平圆管,由于h不变,dp/dl=dp/dx= -Δp/L,上式简化为:
d 4 p qV 128L
哈根一泊肃叶(Hagen一poiseuille)公式
由前述沿程损失公式: h f p g 及
, p p p u u u, , www
瞬时速度 平均速度 脉动速度
动画演示: 紊流的脉动
t
时均值定义:
紊流流动在某一空间固定点 上测得的速度随时间的分布
1 ( x, y , z ) T
几何意义:
t
0
长沙理工 流体力学是非题、选择题、思考题

第一章流体及其物理性质1、在高压下,流体(包括气体和液体)的粘性随着压力的升高而增大。
( )2、流体在静止时无粘性,只有内部发生相对运动时才有粘性。
( )3、。
流体在静止时无粘性,只有在流体微团发生相对运动时才有粘性。
( )4、当两流层之间残生相对运动时,单位面积上的内摩擦力与速度梯度成反比。
( )5、构成气体粘性主要因素是气体分子间的吸引力。
( )6、根据牛顿内摩擦定律,流层间的摩擦切应力与速度梯度成正比,而与压力无关。
( )7、理想流体必须具备两个条件:一是不具有粘性,二是不可压性。
( )8、流体在静止时无粘性,只有在内部发生相对运动时才有粘度。
( )9、在无粘性流体中,不管是否运动,都不会产生切应力。
( )10、流体的粘性随温度的升高而减小。
( )11、静止的不可压缩流体的密度并非处处都为同一常数,只有即为不可压缩流体,同时又是均质时,密度才时时处处都是同一常数。
( )12、静止流体无粘性,即切应力等于零。
( )13、由于粘性是流体的固有属性,因此粘性流体在静止是应该存在切应力。
( )第一章流体及其物理性质1、如果在某一瞬间使流体中每个流体微团的密度均相同,则这种流体一定是( )。
A、可压缩流体;B、不可压缩流体;C、均质流体;D、非均质流体;2、牛顿内摩擦定律告诉我们( )。
A、作用于流层上切向应力与压力成正比;B、作用于流层上切向应力与速度梯度成正比;C、作用于流层上切向应力与速度梯度成反比;D、作用于流层上切向应力与流层面积成反比;3、流体的特点是( )。
A、只能承受微小剪切力作用;B、受任何微小压力都能连续变形;C、当受到剪切力作用时,仅能产生一定程度的变形;D、受任何微小剪切力作用将发生连续变形;4、在地球的重力场中,流体的密度和重度的关系为( )。
A、gργ=;B、gργ=;C、ργg=;D、γρg=;5、流体是那样一种物质,它( )。
A、不断膨胀,直到充满任意容器;B、实际上是不可压缩的;C、不能承受切应力;D、在任意切应力作用下,不能保持静止;6、流体的力学特征为( )。
流体力学第六章

积分常数C1、C2由边界条件确定。
C1 exp( h) C2 exp( h) 0
消去一个常数
C C1 exp(h) C 2 exp(h) 2 C exp ( z h) exp ( z h) Cch ( z h) 2 Cch ( z h)sin x cos t 在 z0
t x x y y z
自由面上的运动边界条件
波浪问题的基本方程和边界条件:
2φ
2φ x
2
2φ y
2
1 t 2
n 0
z p pa
2
2
0
运动学方程 动力学方程
gz 0
=+
pa C (t ) dt
1 p pa gz 0 t 2
在自由面上: z , p pa
1 g 0 t 2
在自由面上:
z ( x, y, t ) , z z ( x x, y y, t t )
流体质点的速度 :
Ach ( z h) u cos x cos t x shh
w Ash ( z h) sin x cos t z shh
波数和频率之间的关系
Ach ( z h) sin x cos t shh
z0
0 在 z h z g 0 在 z 0 t
Ach ( z h) sin x cos t shh
2 gthh
流体质点的运动轨迹(有限水深):
u w
Ach ( z h) sh h Ash ( z h) sh h
流体力学杨树人版思考题5~9章

流体力学杨树人版思考题5~9章第五章量纲分析与相似原理1、什么是量纲?量纲是指物理量的性质和种类。
2、何谓量纲和谐原理?有什么用处?一个正确完整的反映客观规律的物理方程中,各项的量纲是一致的,这就是量纲和谐原理,或称量纲一致性原理。
利用量纲和谐原理建立物理方程进行量纲分析。
3、简述π定理内容,应用步骤是怎么样的?如果一个物理现象包含n 个物理量、m 个基本量,则这个物理现象可由这n 个物理量组成的(n-m )个无量纲量所表达的关系式来描述。
因为这些无因次量用π来表示,就把这个定理称为π定理。
步骤:(1)根据对研究对象的认识,确定影响这一物理现象的所有物理量,写成f (x 1,x 2…x n )=0的形式。
(2)从所有的n 个物理量中选取m (流体力学中一般m=3)个基本物理量,作为m 个基本量纲的代表。
(3)从3个基本物理量以外的物理量中每次轮取一个,连同3个基本物理量组合成一个无量纲的π项,即如下的(n-3)个π项:π1=113214c b ax x x x ,π2=2223215c b a x x x x ,…,πn-3=333321---n n n c b a nx x x x 式中a i b i c i 为各π项的待定系数。
(4)根据量纲和谐原理求各π项指数a i b i c i 。
(5)写出描述物理现象的关系式,即F (π1,π2,…,πn-3)=0.4、什么是相似准数和相似准则?两个动力相似的流动中的无量纲数(牛顿数)称为相似准数。
作为判断流动是否动力相似的条件称为相似准则。
5、雷诺数和弗劳德数的物理意义是什么?雷诺数:惯性力与粘性力的比值;弗劳德数:惯性力与重力的比值。
6、什么叫雷诺模型和弗劳德模型?雷诺模型:当粘性力为主时,则选用雷诺准则设计模型,称为雷诺模型;弗劳德模型:当重力为主时,则选用弗劳德准则设计模型,称为弗劳德模型。
第六章粘性流体动力学基础1、流动阻力是怎样产生的?如何分类?管流阻力的产生原因是多方面的,首先,流体之间摩擦和掺混可视为内部原因,所形成的阻力称为内部阻力;其次,流体与管壁之间的摩擦和撞击可视为外部原因,所形成的阻力称为外部阻力。
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第六章 一元不稳定流不稳定流:凡是流动参数(压力、速度、密度等)随时间变化的流动。
本章主要内容:● 一元不稳定流动基本方程 ● 水击现象及水击压力计算 ● 变水头泄流及排空计算第一节 一元不稳定流动基本方程一、连续性方程假设:过水断面A ,密度ρ随A 变化。
即:A=A(s,t), ρ=ρ(s,t)。
控制体如图:依据:质量守恒,即在dt 时间内,流出与流入控制体的质量差应等于同一时段内该体积的质量变化(减小值),即m m '∆=∆ 1、 dt 时间内流入控制体质量:AVdt ρ 2、 dt 时间内流出控制体质量:dsAVdt sAVdt )(ρρ∂∂+流出与流入之差:dsAVdt sm )(ρ∂∂=∆ (1)3、 dt 时间前,控制体内流体质量为Ads ρ4、 dt 时间后,控制体内流体的质量为:dtAds tAds )(ρρ∂∂+dt 时间段内,控制体内质量的减少值为:dtAds tdt Ads t Ads Ads m )()(ρρρρ∂∂-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+-='∆ (2) 则:dtAds tds AVdt s)()(ρρ∂∂-=∂∂则:0)()(=∂∂+∂∂A tAV sρρ (3)● 公式说明:(1)、若0=∂∂t,即稳定流,则0)(=∂∂AV s ρ,则const AV =ρ (4)(2)、若c =ρ,(3)式变成)(=∂∂+∂∂tA AV s (5)(3)、若c =ρ,A=A(s),则0=∂∂t A,则(5)式成V A=C(t) (6)二、运动方程: 1、 不稳定流的运动微分方程管路如图:在中心轴取微圆柱体,长ds ,面积dA ,重dG ,与水平夹角θ、直径da) 根据:maF =∑b) 受力分析:s方向:(1)重力:s ZdsdA ds dA dG dGs ∂∂⋅⋅-=⋅⋅⋅=⋅=γθγθsin sin (1)(2)压力:dsdAsp dA ds sp p pdA P s ∂∂-=∂∂+-=)( (2)(3)切力:ds d ⋅⋅-πτ (3)(4)加速度:s uu t u t s s u t u dtdu a ∂∂⋅+∂∂=∂∂⋅∂∂+∂∂==(4)把(1)~(4)式代入maF =∑,得:)(s u u t u ds dA ds d dA ds sps ZdsdA ∂∂⋅+∂∂⋅=⋅⋅-⋅∂∂-∂∂⋅⋅-ρπτγ 等式两边同除以dG ds dA =⋅⋅γ,可得:04)(11=+∂∂⋅+∂∂+∂∂+∂∂d s u u t u g spsZ γτγ (5)——————微分方程式。
2、 一元不稳定流总流的运动方程忽略管路断面上流速分布的不均匀性,以断面平均流速V 取代u ,τ0取代τ,D 取代d ,可得:04)(110=+∂∂⋅+∂∂+∂∂+∂∂D s VV t V g spsZ γτγ (6)其中,p 为总流断面上的平均压强,τ0为管壁切应力● 公式说明:1、(6)式物理意义:作用在总流上的重力、压力、惯性力、阻力相平衡。
2、D γτ04含义: ∵ DDds ds D Ads ds D γτπγπτγπτ02004411=⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅ ,分子表阻力在单位距离上的功,分母表示体重量,则含义为:单位重量液体在单位距离上的能量损失(或阻力做功)∴s h Dw∂∂=γτ04 (7) 3、 公式适用条件:一元不稳定总流。
三、不可压流体、一元不稳定流的能量方程: 由总流的运动方程4)(110=+∂∂⋅+∂∂+∂∂+∂∂D s VV t V g s ps Zγτγ∴t Vg D s V V g s p s Z ∂∂--=∂∂⋅+∂∂+∂∂14110γτγ (8) ∴t Vg s h g VpZ sw∂∂-∂∂-=++∂∂1)2(2γ (9) 对于不可压流体,c =γ,(9)式两边同乘以ds ,并由1到2积分可得:⎰∂∂++++=++2122222111122dst Vgh g V p Z g V p Z w γγ————————能量方程 (10) ● 说明:1、dst Vg h i ⎰∂∂=211——惯性水头,其意义是由于当地加速度而引起的惯性力在 1-1~2-2断面的距离上单位重量液体所做的功。
证明:⎰⎰⎰⋅=⋅=⋅∂∂⋅=⋅=∂∂⋅⋅⋅2121211SF ds ma ds tV Ads h dG ds t Vg ds A i ργ2、公式(10)还可以写成iw h h gV p Z gV p Z ++++=++2222222111γγ(11)3、一元不稳定流与稳定流能量方程区别:在于一元不稳定流的能量方程中增加了由于当地加速度引起的惯性水头损失h i ,当,0,0>>∂∂i h tV 惯性力向后起阻力作用;当,0,0,<∂∂i h tV惯性力向前,起动力作用。
4、 对于等径管:V=V(t),与s 无关,d →∂ dt d gA L dtdV g L ds dtdV g ds tV gh i θ===∂∂=⎰⎰212111 (12)例题:活塞式往复泵输液管线就是不稳定流动的例子。
现以泵的吸入段为例,利用能量方程讨论泵的压头γ0p 已知参数见图吸液过程:靠γba p p -━→ 使液流上流 ━→克服阻力、位差、惯性水头损失。
设吸入段长L ,面积A ,泵缸长x ,面积A b ,吸入段高H 吸 0-0、1-1列方程:dt dQgA x gA L dt dQgA x dtdQ gA L h h h h h gV p H p b i i i i w ba⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++=++++=++=泵缸内吸入段吸2002γγ则:⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++-=dt dQ gA x gA L h g V H p p b w ab220吸γγ(13)其中,)(x f dtdQ=与活塞运动规律有关。
例如:柱塞泵:)cos 1(α-=r x 所以,αωcos 2r dt dx V ==αωcos 2r dt dVa ==(14)说明:由(13)式,p b 应保持一定,真空泵才能工作,但其值又不能太小,若小于液体饱和蒸气压,液体将沸腾、汽化。
即泵正常工作时p b >p 汽。
当H 吸一定时,必须靠减少惯性水头来实现。
方法:减少L ;扩大A 、A b ;降低ω。
第二节 水击现象日常生活中,快速开关阀门、停泵或突然断电 一、水击的产生1、水击现象(水锤)在有压管路内,由于流速急剧变化,引起管内压强突然变化,并在整个管长范围传播的现象,称水击。
当急剧升降的压力波波阵面通过管路时,产生一种声音,犹如冲击钻工作时产生的声音或用锤子敲击管路时发出的噪音,称之谓水击,亦称水锤。
2、 水击压力:突然变化的压力称为水击压力(管路中出现水击现象时所增加或降低的压力值p ∆)3、发生水击现象的物理原因:(1) 外因:管路中流速突然变化 (2) 内因:液体具有惯性和压缩性。
惯性:企图维持液体原来的运动状态 压缩性:改变体积,缓和流体流动 4、说明:(1) 考虑液体的压缩性和管壁的弹性(2) 水击中的液流参数随时间和位置变化,水击现象为不稳定流动。
(3) 水击压力以压力波的形式在管内传播。
二、压力波的传播过程如图表示具有固定液面的油罐、水库或水塔,沿长度为l ,直径为d 的等直径管路流向大气中,管路出口装有控制阀门。
现以图为例,说明压力波传递过程。
⏹ 当阀门开启一定大小时,管中流速为V 0,出口阀门前压力为p ⏹ 如将阀门骤然关闭,邻近阀门的一层厚度为⏹ 的液体于时间内首先停止流动。
该段液体在后面液体惯性的作用下被压缩,压强比静压增加了 , 即水击压力。
同时,管壁也由于的作用而发生膨胀。
⏹ 当第一层液体在一个无限小的时间t 内停下来以后,紧邻的第二层液体又停下来,也受压缩,同时与之相应的这段管材也要膨胀。
由于液体依序停止而形成的高低分界面,依次向液罐方向传递,传递速度为c 。
它略小于液体内的声速c 0。
⏹ 在阀门关闭后t 1=l /c 时,压力波传至管路入口处。
这时全管内液体都已停止流动,处于被压缩状态,管子则处于膨胀状态。
而此刻管内压力高于液罐内的压力,出现不平衡,是一种不稳定状态,于是管子入口邻近的一层液体将开始以速度v 0又冲向液罐,使水击压力消失,恢复正常静压,与之相应,管壁也恢复原状。
从此刻开始,管中液体高低压分界面又将以速度c 向阀门方向传播。
⏹ 在阀门关闭后t 2=2l/c 时刻,全管内压力值都已恢复到静压,特别注意,就在此瞬间,紧邻阀门的一层液体,由于惯性作用,仍企图以速度v 0向液罐方向继续流动,而此刻后面不再有液体补充,从而管内液体产生进一步膨胀,出现压力进一步降低,即产生负的水击压力 。
同样,第二层、第三层依次膨胀,形成减压波以速度c 向液罐方向传递。
图 理想情况水击波传递过程⏹ 当阀门关闭t 3=3l/c 的时刻,减压波传递到管子入口处,全管内液体处于低压的静止状态,管子由于抽吸负压处于收缩状态。
此时,液罐内压力高于管子内压力,又失去压力的平衡,在压差作用下液体又以速度v 0冲向管路中,使紧邻管入口的一层液体压力恢复到正常压力。
这种增压波面又依次以速度c 向阀门方向传播。
⏹ 直到t 4=4l/c 时刻,增压波面传到阀门处,此时,全管又恢复到阀门关闭前的流动状况。
随后开始第二个压力传递的循环。
三、水击的分类● 水击的相或相长:从阀门关闭产生增压波到上游反射回来的减压波又传到阀门处为止,所需要的时间为2l/c ,称之为水击的相或相长,用τ0来表示。
c l 20=τ1、① 直接水击:当阀门关闭时间T <τ0时,最早由阀门处产生的向上游传播,而又反射回来的减压顺行波,在阀门全部关闭时还未到达阀门处,在这种情况下,在阀门处产生最大的水击压力,称为直接水击。
② 间接水击:当阀门关闭时间T >τ0时,最早由阀门处产生的向上游传播,而又反射回来的减压顺行波,在阀门全部关闭前已经到达阀门处,水击压力波不能全部进一步向上游反射,并随流体泄掉一部分能量,使得在阀门处的水击压力不能达到直接水击的压力增高值,称为间接水击。
2、① 正水击:当阀门突然关闭时,管内流速突然减小,从而引起压强首先急剧增大,称为~。
② 负水击:当管道末端阀门突然开启时,管中流速突然增大而压强则首先急剧降低,称为~。
表 理想情况水击波传递过程参数表四、水击压力的计算当阀门突然关闭时,停下来△S 段液体的质量为ρA △S ,这部分液体由于阀门的阻挡和后面液体的惯性作用而被压缩,增大的总压力为△pA 。
由动量原理可以得出()t u s A pA ∆-∆=∆00ρu t sp ∆∆=∆ρ水击压力传播速度 cts=∆∆0cu p ρ=∆——产生直接水击时的水击压力计算公式。