流動基本方程
A.連續(xù)性方程
在研究工程流體力學時,流體被人為是由無數(shù)流體微團連續(xù)分布而組成的連續(xù)介質(zhì),表征流體屬性的密度、粘度、速度、壓力的物理量是連續(xù)變化的。
連續(xù)性方程實際上就是質(zhì)量守恒方程在運動流體中國的具體運用,其數(shù)學表達式如下:(一般考慮不可壓縮流體的定常流動)
v1A1=u2A2=常數(shù)
其中:v1,v2為管道截面1,2上的流速(m/s)
A1,A2為管道截面1,2的截面面積(m^2)
B . 伯努利方程
伯努利方程實際上就是能量守恒方程在運動流體中的具體運用??梢宰C明,當無粘度正壓流體在有勢外力的作用下作定常運動時,其總能量(位置勢能、壓力能和流體動能之和)沿流線是守恒的,即對不可壓縮流體的定常運動,有:
gh+p/ρ+u^2/2=常數(shù)
式中g為重力加速度(m/s^2);
H為垂直位置高度(m);
ρ為流體的密度(kg/m^3);
u為流體是速度(m/s);
式中左邊三項分布表示單位質(zhì)量流體的重力勢能,壓力能和流體動能之和。整個式子表示單位質(zhì)量流體的總能量(重力勢能,壓力能和流體動能之和)沿流線守恒。
我們關注流體力學的基本方程并不是單單為了記住方程,在包括時差式、多普勒超聲流量計,超聲水表熱表的安裝和實際運用中,也是有用到這些方程的。比如, 不可壓縮流體的流動中,相同高度下,流速增大必然會導致壓力減??;相反,流速減小必然會導致壓力增大。同**體的流速和通過的截面面積成反比,一般而言,由連續(xù)性方程可知,流體在截面大的地方流速較小,在截面小的地方流速大。同時,譬如在不同高度的相同口徑下,流速由連續(xù)性方程來看應該是大體相同的,所要注意的是重力勢能轉(zhuǎn)化為了壓力能,即海拔高的地方壓力小,海拔低的地方壓力大。我們在實際安裝時都會注意測量流體的速度,壓力,管徑等方面,這些基礎理論對于我們初步判斷超聲流量計的實用和安裝都是很有借鑒意義的。