理论教育 理想液体元流能量方程-水力学

理想液体元流能量方程-水力学

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面我们应用控制体形式的动量方程来推导元流的能量方程。对式沿s轴从s1积分到s2,得:式 是理想不可压缩液体在重力作用下非恒定元流的能量方程。它表明:恒定流时,对于理想液体,在元流的任意两个过水断面1 1和2-2上,单位重量液体所具有的总机械能是相等的。

理想液体元流能量方程-水力学

假设我们研究的液体是重力作用下的不可压缩的理想液体。下面我们应用控制体形式的动量方程(3.3.16)来推导元流的能量方程。

图3.5.1

当忽略二阶微量后可以近似地认为整个控制体内液体的流速为us=u,体积V=d s d A,于是式(3.5.2)右端的非恒定项就可写为:

式 (3.5.2)右端的第二项通量项,对于所取控制体可以写为:

而其中:

由连续方程可知:

将式(3.5.6)、式 (3.5.7)和式(3.5.8)代入式(3.5.5),得:

(www.daowen.com)

最后,将式(3.5.3)、式 (3.5.4)和式(3.5.9)代入式(3.5.2),得:

或者写为:

将上式的两端除以该段元流的重量γd s d A,得:

此式是微分形式的能量方程,它在第11章非恒定流动中将有重要的应用。

对式(3.5.10)沿s轴从s1积分到s2,得:

式 (3.5.11)是理想不可压缩液体在重力作用下非恒定元流的能量方程。

对于恒定流,hi=0,于是式(3.5.11)变为:

式 (3.5.12)也称为伯努利方程,因为它是瑞士科学家伯努利 (D.I.Bernoulli)于1738年推导出来的。它表明:恒定流时,对于理想液体,在元流的任意两个过水断面1 1和2-2上,单位重量液体所具有的总机械能(位能、压能、动能之和)是相等的。

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