表面力：又称面积力，是相邻流体或其他物体对分离器表面施加的直接接触力。它的大小与其作用范围成正比。 剪切力、张力、压力
质量力：是指作用于孤立物体各个流体质点的力，其大小与质量成正比。 重力、惯性
流体平衡或机械运动取决于以下因素：
1、流体本身的物理性质（内部因素）
2.作用在流体上的力（外部因素）
流体的主要物理性质：
密度：指单位体积流体的质量。单位：公斤/立方米。
重量：指单位体积液体的重量。单位：N/m3。
流体的密度和重量随着压力和温度的变化而变化。
流动性：流体容易流动并且不能保持其自身形状。换句话说，流体的形状变成了容器的形状。静止的流体对小的拉力或剪切力几乎没有抵抗力，并且只能抵抗压力。
流体粘度：流体在运动时抵抗剪切变形的能力。流体的流动性受其粘度的限制；粘度越高，流动性越差。所有液体都有粘度。
牛顿通过他著名的平板实验证明了流体的粘度，并提出了牛顿内摩擦定律。
=(du/dy)
仅与流体的特性有关，与接触表面的压力无关。
运动粘度m：反映流体粘度的系数，单位：Ns/m2
运动粘度n：=/
静水压力具有以下特性：
1. 由于静水压力是压应力，因此其方向必须始终垂直于工作表面，即垂直于并朝向工作表面。
2. 静止流体中任意点的静水压力大小与其作用表面的方向无关。即同一点的静压力大小在各个方向上相等。
静力学基本方程： P=Po+pgh
等压面：空间中压力相等的点形成的曲面
绝对压力：基于没有气体分子的完全真空Pabs计算的压力
相对压力：基于当地大气压的压力P。
P=Pabs—Pa（当地大气压）
真空度：绝对压力与当地大气压之差，即相对压力Pv的负值
Pv=Pa-Pabs=-P
压力管头：单位重量液体的总势能。
基本问题：
1. 求流体中特定点的压力值：p=p0 +h；
2. 求压差：p p0=h；
3. 求液位：h=(p - p0)/
平面上的纯水总压力：浸入液体中的任意形状的平面的总静水压力P，等于压力表面积A与其重心处的静压强度pc的乘积。
注意： 除非改变平面面积和质心深度。
1.面积上的总压力与平面的倾角q无关。
2.压力中心的位置与压力面的倾角q没有直接关系，用yc表示。
3.压力中心始终低于质心。如果压力面水平放置，则压力中心与质心重合。
作用在弯曲墙壁上的总压力- 水平分量
作用在曲面上的总静水压力P 的水平分力Px 等于作用在曲面上的总静水压力在垂直投影面（矩形平面）的投影面上，且方向与受力。表面压力分布图的体积重心和穿过其区域的作用线Az。
作用在弯曲墙壁上的总压力- 垂直分量
作用在曲面上的总静水压力P 的垂直分力Pz 等于曲面上受压体所含液体的重量，其作用线穿过受压体及其受压体的重心。方向。垂直于受力表面定向。
压力体
受压体体积的组成： (1)受压面本身。
(2) 通过曲面的周边绘制的垂直平面。
(3)自由液位或自由液位延伸。
压力体的类型：真实压力体和虚拟压力体。
真实压力体Pz的方向是向下的，虚拟压力体Pz的方向是向上的。
帕斯卡原理：静止不可压缩流体中任何一点的压力变化都会均匀地传递到流体中的任何其他点。
重力场中静态流体等压面的特性
(1) 位于同一水平面上。
(2) 唯一的质量力是重力。
(3) 已连接。
(4)连接介质具有相同的均匀流量。
拉格朗日方法：描述流场中每个流体粒子，并根据每个单独流体粒子随时间的运动，对足够多的粒子的运动进行积分以求出整个流体的运动的方法。粒子系统）。 ----粒子系统法
欧拉法：根据流经流场中各空间点的流体粒子的运动来分析流动的方法。
流体粒子的加速度（导出流速与时间的关系）由两部分组成：
1）时变加速度（局部加速度） —— 流动过程中因速度时变而引起的流场加速度。
2）位移加速度（移动加速度）—— 流动过程中，流场内速度分布不均匀，其加速度是由位置变化引起的。
合理化
流线的定义：表示某一时刻各点流体流动趋势的曲线，曲线上任意点的切线方向与该点流速方向重合。
流线属性： a. 不同的流线不能同时相交。
b. 流线不能是折线，也不能是平滑曲线。
c. 流线簇的密度反映了速度。
痕迹
迹线定义：指特定粒子在一段时间内的运动轨迹。
层流和湍流
层流：也称片流，是指流体粒子相互不混合，流体粒子沿有序的直线运动。
层流的特点(1)有序性。
(2)水头损失与流速的平方成正比，Hf=kv。
(3) 当流速较低且雷诺数Re较小时发生。
(4)层流遵循牛顿内摩擦定律，粘度抑制或限制颗粒的横向运动。
湍流：是指随着流速的增加，流层逐渐变得不稳定，颗粒相互混合，流体颗粒沿着高度不规则和混沌的路径运动。
湍流的特点：无序、随机、自旋、混合。
在圆管流动中，水头损失与流速的平方1.75成正比。 Hf=kv 1.75~2
当流速较大（雷诺数较大）时发生。
4 湍流的产生是粘性和湍流共同作用的结果
加压和非加压流量
(1)压力流动：流体充满整个通道空间并在压力下流动。
(2)无压流动：流体有与大气接触的自由表面(不充满整个流动空间)，在重力作用下流动。
(3)全流：流体充满整个流动空间。
(4)非满流：流体充满整个流动空间。
旋流式和非旋流式
螺旋流：也称为“涡流”。流体粒子（微团簇）在运动过程中不仅进行平移运动（或变形），而且还绕自身瞬时轴旋转。
无旋流：也称为“势流”和“势流”。当流体运动时，其小单位仅发生平移或变形，而不会发生旋转运动。也就是说，流体粒子不绕其自身的轴旋转。
定常流和非定常流
恒流：指流体在流场中的流动，空间点上各液压操作元件不随时间变化。
严格恒定的流量总是会由于流动中的湍流而产生脉动，但如果取时间平均流量（时间平均流量），
非定常流：指流体在流场中的流动，空间点上各液压运动要素随时间发生变化。
在非定常流动的情况下，流线的位置随时间变化，流线与轨迹不匹配。
对于恒定流量，流线的位置不随时间变化，与轨迹重合。
均匀流和非均匀流
均匀流速——的过渡加速度为0
在均匀流中，各过水道的流速分布图沿途不发生变化，过水道平坦，各过水道的形状和大小中途不发生变化。
例如，液体在相同直径的直管或横截面形状和水深恒定的长直通道中流动，则为均匀流。
非均匀流动—— 过渡加速度不等于0 的流动
在非均匀流动中，流场中相应点处的流速的大小和/或方向沿着过程变化。这意味着沿流动方向的速度分布将是不均匀的。 （不均匀水流分为急流和慢流）。
慢流和快流
平缓的流动：流动过程中逐渐变化的流动。
特点：1）流线之间的夹角很小（即流线接**行），同时流线的曲率半径很大（即流线接近直线），其极限为均匀流。
2）与水相交的部分可视为一个平面。
3）由于梯度流的加速度很小，惯性力也很小，质量力只考虑重力的影响。
急流：沿途变化很大的溪流。
特征： 1) 如果流线之间的角度较大和/或曲率半径较小，则流线是弯曲的。
2）由于快速变化的水流加速度很大，因此惯性力不能忽略。
元素流动的伯努利方程
伯努利基本流动方程的物理和几何意义
z:是根据一些数据计算出单位重量的流体在流动截面上的势能，称为单位势能。
p/g :是单位重量的流体在过流截面处的压力能，称为单位压力能。
z+p/g:是根据一些数据计算出单位重量的流体在流动截面上的势能，称为单位势能。
u 2/2g: 是单位重量的流体在基本流的流动截面上的动能（动能），称为单位动能。
(1)物理意义：
1）分流各流段单位重量流体的机械能（势能、压力能、动能之和）在整个过程中不发生变化。
2）它也表示单位重量的流体在不同流动截面上的势能、压力能和动能之间的关系，可以相互转换。
z 是头位。
p/g 是压头。
z+p/g为测压管内的水头。
u 2/2g 为速度水头（velocity head）
(2)几何意义：
1）分流各流段的总水头H（位置水头、压力水头、速度水头之和）在整个过程中不发生变化。
2) 也表示了不同流截面上单元流的位置水头、压力水头、速度水头之间可以相互换算的关系。
皮托管测量流量
典型的皮托管由带有半球探头的双层套管和两端连接的压差计组成。
在探头的端点A 上钻一个小孔，该小孔连接到内壳并直接通向差压计的一个边缘。成排的小孔（静压孔）垂直于管外壁均匀分布。它的外壳侧面有一个圆周开口，直接与压力表连接。
测量速度时，将皮托管放置在稳定流中要测量其速度的特定点A 处，并将探头指向传入流，使管的轴线与流体运动方向一致。流体的速度随着接近探头而逐渐减小，在探头末端达到零速度。
恒定总流量的伯努利方程
(1)物理意义
势（Potential）能Z：表示单位重量的流体在流动截面上的重力势能。
压力（力势）能p/g：表示单位重量的流体在流动截面上的压力势能。
动能v2/2g：表示单位重量流体在过流截面上的平均动能。
(2)几何意义
z：也称截面位置头。
p/g：称为截面压头。
v2/2g：称为截面速度水头。
z+p/g：称为截面测压管的水头。
z+p/g+u2/2g=H：称为截面总水头。
所有这些量的量纲都是长度[L]，这些与水位高度相关的量称为水头。
总水头线：沿着流管连接总水头值的线，是流管坐标的函数。
标题：沿着流管连接压力测量管头值的线，是流管坐标的函数。
水力梯度：单位长度的水头损失。
压力管头斜率：单位长度压力管头的减少或增加。
为了均匀流动，整个标题将与压力测量管的标题平行。即J=JP
能量方程（伯努利方程）的应用条件
1) 恒定流量。
2）流体不可压缩。
3) 质量力仅作用于重力。
4）两水交汇处有均匀流或梯度流。
5) 沿途流速不变。
6) 两过水断面之间无能量输入或输出。
流动阻力和能量损失的来源：流体粘度和湍流。
hw：单位重量流体的平均能量损失称为水头损失。
中间阻力和中间损失水头：
沿途阻力：当流体均匀地流过限制流动的固体边界时，唯一的流动阻力是沿途恒定的剪切应力形成的阻力。
沿路径的水头损失：由沿路径的阻力所做的功引起的水头损失。
沿过程的水头损失hf 主要由“摩擦阻力”引起，并随着过程的增加而增加。
局部阻力和局部水头损失
局部阻力：由于速度分布的变化而使液体流动的固体边界发生突变而产生的阻力称为局部阻力。
局部水头损失：由于局部阻力做功而引起的水头损失称为局部水头损失。
局部阻力损失水头hj：主要是由于固体边界形状突然变化，破坏了流动的内部结构，局部阻力过后，流动不得不重新调整其结构。适应新的均匀流动条件。
如何绘制大脑图：
1. 画一条线代表整个头部。头条新闻总数总是一路下降。在局部有水头损失的地区减少较剧烈，在沿途有水头损失的地区逐渐减少。哪里有外部能量，哪里就会集中上涨。
2. 画出测压管的顶线。测压管标题始终比总标题低一个流量水头值。压力管道标题可能会一路增加或减少。
3. 使用已知的边界条件作为标题线的起点和终点。
消息：
1.理想流动流体的整个标题是一条水平线。
2、实际流动流体的总水头线始终是一条向下的曲线。
3、测压管的水头线可以是上升的、下降的或水平的。
4、如果流量均匀，总水头线将与测压管的水头线平行。换句话说，J=JP。
3. 流态判别准则—— 临界雷诺数Rec
雷诺实验揭示了水流的两种流动状态，即层流和湍流，并测量了流动损失以及水流速度与流动状态之间的关系。
(1)确定临界流量：不同的管径、流体类型和流体温度导致临界流量不同。
(2)重要雷诺数的识别：
临界流速v与过流截面的特征几何尺寸（管径）d、流体的运动粘度和密度有关，这四个量组合成特征数（无量纲或无量纲量）。维数）。它被称为雷诺数。
雷诺数的物理意义：雷诺数是流体粒子所受的惯性力和粘性力的比值，用宏观特征来表示。
粘性底层：圆形管道受到紊流作用时，管壁附近有一层薄层，该层流速梯度较大，粘性效应不可忽略，紊流附加剪应力可发生。被忽略，速度近似线性分布。该薄层称为粘合剂基层。 （随着雷诺数的增加而减少）
湍流核心：粘性底层外的液体流动统称为湍流核心。
绝对粗糙度() : 从管壁突出的平均粗糙度高度。
相对粗糙度： 管壁绝对粗糙度 与管径d 的比值。
尼古拉的实验
1、实验目的：研究中间阻力系数、雷诺数Re、管壁相对粗糙度Ks/d之间的关系，明确的变化规律。
区域1 —— 层流区域，l=f(Re)。 l=64/Re，沿途损失与流量的线性方程成正比。
区域2 —— 是层流变为湍流的过渡区域。 l=f(Re) 的范围很窄，通常被视为水力平滑区域。
区域3 —— 液压光滑管区域。在湍流条件下，Re3000，l=f(Re)，水头损失与流量的1.75次方成正比。
第四区域——是从“光滑管道区域”到“粗糙管道区域”的湍流过渡区域，l=f(Re，D/d)。
5区—— 水力粗糙管区或阻力方区。 l=f(D/d)，水流处于充分发展的湍流状态，水流阻力与流速的平方成正比，因此也称为平方阻力面积。
相当大的粗糙度
将湍流粗糙度区内同直径、相等值的人工粗糙化管材的粗糙度突出高度Ks定义为工业管材的等效粗糙度。
边界层：低粘度流体（如水或空气）在物体周围运动时，摩擦阻力主要发生在物体表面附近流速梯度较大的薄层流体中，粘度增大。影响力起着很大的作用。
几何阻力：当流体围绕弯曲物体或具有尖锐边缘或拐角的物体流动时，边界层分离，产生涡流阻力。这种阻力与物体的形状有关，故称为形状阻力。
卡尔曼涡街
当Re40时
粘性流体绕过圆柱体，发生边界层分离，在圆柱体后面产生一对旋转方向相反的对称涡流。
回复=40-70
对称涡旋位置不稳定，尾流存在周期性振荡。
当Re90时，
涡流从圆柱体后部交替释放，形成规则交错的涡流组合。这种涡旋具有恒定的脱落频率，称为卡门涡街。
流动阻力
对于长的、流线型的物体，例如平板，流动阻力主要由摩擦阻力决定，阻力系数与雷诺数有关。
例如，如果物体具有带有钝尖端的弯曲表面，例如圆柱体或球体，则流动阻力与摩擦阻力和压差（形状）阻力有关。在低雷诺数时，摩擦主要是阻力，阻力系数与雷诺数有关。在高雷诺数下，压差（形状）阻力变得占主导地位。
加压管道流量：流体在压力差作用下在管道中的流动。
加压管道：在压力下输送流体流的管道。
恒压管道流量：管道流量所有运动分量不随时间变化时的管道流量。
非定常压力管流：管流运动元件随时间变化的管流。
孔板出水：在容器壁上开孔，水从孔口流出的水力现象称为孔板出水。
孔板分类：按d/H比：大孔板、小孔板
大孔板：如果孔板直径d（或高度e）与孔板重心以上的水头高度H之比大于0.1，即d/H0.1，则此时的水头和压力孔口上的各点需要考虑孔口的射流横截面，并且速度沿孔口的高度变化，这种情况的孔口称为大孔口。
小孔板：如果孔板直径d（或高度e）与距孔板重心的扬程H之比小于0.1，即d/H0.1，则各处的流速孔口上的点与孔口的射流截面相等，则各点的水头也相等，因此这种情况的孔口称为小孔口。
取决于径流条件：自由径流、淹没径流
自由流出：当从孔口流出的水直接进入空气时，如果收缩处的压力可以视为大气压，即pc=pa，则从孔口流出的水称为从孔口自由流出。
洪水径流：当从孔口流出的水不排入大气而是流入下游水体，孔口下沉到下游水面以下时，称为洪水径流。
根据孔壁是否影响水流的运动，分为——个薄壁孔板和厚壁孔板。
薄壁孔板：孔壁仅在圆周上与水流接触的孔板，即孔壁厚度不影响出水量的孔板。薄壁孔口。
厚壁孔板：如果孔壁与水流接触有一定长度，即孔壁厚度对流出量有一定影响，则称为厚壁孔板。
根据孔口水头的变化，可分为恒定流出量和非恒定流出量。
恒定出水：如果孔口有出水，且能不断补充水箱内的水，使孔口处的水头不发生变化，则这种出水称为恒定出水。
出水不恒定：当孔口有出水时，水箱内的水得不到补充，孔口水头持续变化。此时的流出称为不规则流出。
喷嘴流出：在孔口连接一根34倍孔口直径的短管，通过这根短管流出并在出口处达到全流量的水力现象称为喷嘴流出。
根据喷嘴的形状，可分为以下几类。
1）流线型外喷嘴：不收缩、不膨胀，阻力系数极小。
2）圆柱形外喷嘴：先收缩后膨胀，充满整个管子。
3）锥形收缩喷嘴：出口流量更大。例如：喷嘴。
4）锥形膨胀喷嘴：流量较大，出口流量较低。
喷嘴流出的正常工作条件：
1、工作扬程Ho必须在9m以下。 Ho太大，真空高度太高，空气会从喷嘴吸入而不能正常流出。
2、喷嘴长度l=(3-4)d。如果l太短，空气会进入，无法形成真空，如果l太长，沿途的水头损失也不能忽略。
在相同水头H0作用下，相同截面积的喷嘴流量是孔板流量的1.32倍。
结论：圆柱喷嘴缩颈处真空度可达工作扬程的0.75倍。这相当于喷嘴有效扬程增加了75%。因此，相同直径和有效水头的圆柱形外喷管的流量大于孔板的流量。
短管水压计算
加压管流和非加压流：
压力管道流量：流体在压力差作用下在管道内的流动称为压力管道流量。
加压管道：在压力下输送流体流的管道。
恒压管道流量：管道流量所有运动分量不随时间变化时的管道流量。
非定常压力管流：管流运动元件随时间变化的管流。
无压流：流体在重力作用下运动，具有自由表面，也称明渠流。
长管：指沿程主要水头损失为局部水头损失和流动水头的管道。这些所占比例很小，可以忽略不计。
短管：沿程水头损失与局部水头损失成比例，计算时不可忽略。
加压管道中的水锤
1、水锤现象：在管道系统中，由于某种外界因素（闸阀的突然开关、水泵的启停），管道的流量发生变化，管道内的压力交替增大。并减少原因。压力波在管道内传播，发生水力冲击现象。
直接水锤：如果阀门关闭时间小于一相，则阀门完全关闭时最初由阀门产生然后反射回来的行波真空波尚未到达阀部。产生的最大水锤压力不受影响。这种水锤称为直接水锤。
间接水锤：如果阀门关闭时间长于一步，水锤压力的增加部分被上游减压波的反射所抵消，阀门处达不到最大水锤压力。水锤又称间接水锤击。
正水锤：当管道阀门快速关闭时，管道内流速迅速降低，压力显着升高。这种水锤称为正水锤。
负水锤：当管道阀门快速打开时，管道中的流量迅速增加，压力显着下降。这种水锤称为负水锤。
2、引起水锤的因素：水流的惯性、水的压缩性、管壁的弹性等都是引起水锤的机械因素。
3、水锤损坏：水锤产生的高压会损坏输送管道，损坏闸门等管道设备。水锤产生的低压形成真空。薄壁钢管不稳定变形，水分蒸发阻碍水流，出现桥接水锤。
预防水锤危害
1、安装气室或具有安全阀性质的水锤消除阀。
2、安装调压塔，降低水锤压力，缩小受水锤影响的面积。
3、延长阀门关闭时间（晚关止回阀）。
4、缩短承压管道长度（用明渠代替）。
5.降低管道内的流速（例如增大管道直径）。
明渠：人工水道、天然河流、不流动管道统称为明渠。
明渠流：自由液面暴露于大气的罐内液体的流动称为明渠流（明渠流）或无压流。
明渠水流特性：
1、自由液位，p0=0，无压力流（流过管道的流量意味着压力流）。
2、重力是流动的力，重力流（管道流是压力流）
3、渠道坡度影响水流量和深度。
4.如果边界突然变化，影响范围会变大。
明渠分类
1、取决于明渠断面形状和尺寸是否变化。
梯形：常用的截面形状
矩形：用于小型灌溉渠道。
抛物线：不太常见
圆形：这是水力最佳横截面，常用于城市排水系统。
复合型：常用于水量高低地区差异较大的航道。
棱柱形通道：长而直、开放的通道，其横截面形状和尺寸沿其长度方向不变，称为棱柱形通道。 h=f(i)
非棱柱形通道：横截面形状和尺寸沿其长度连续变化的开放通道称为非棱柱形通道。 h=f(i,s)
2、按照底部坡度划分
底部坡度i—— 沿渠道底部每单位长度的减少。
平坡：如果i=0，开口槽底部的高度沿其长度方向不变，称为平坡。
正坡度：i0，开阔谷底中部变低，称为正常坡度或下坡度。
反斜率：i0 中间开口的槽底变大，称为反斜率或反向斜率。
明渠中均匀流动的条件
1) 长而直的棱柱形通道，沿其路线具有恒定的底部坡度和粗糙度。
2) 通道必须是顺坡(i0)。
3) 信道内无建筑物局部干扰。
4）明渠中的水流必须恒定，沿途没有流入或流出，即流速没有变化。
明渠中均匀流动的特性
1）航程中，水断面形状、大小、断面平均流速、流量、水深不发生变化。
2）总水头线、压力管水头线（水面坡度）、渠底线平行。
水力最佳截面：指流道底部的坡度、粗糙度、面积一定，流量达到最大流量时的截面形状。
解释： 1. 给定具有最佳水力横截面的明渠中的均匀流量i、n 和A，水力半径R 最大化。即润湿周长X最小的截面积可以通过。最大流量。
2. 给定i、n 和A，具有最小润湿周长P 的截面是圆形截面，即圆形管道的水力最佳截面。
通道允许流量
为防止水道冲刷和淤积，保证水道稳定的载水能力，设计必须保证：
最大电压VV最小
版权声明：本文转载于网络，版权归作者所有。如有侵权，请联系本站编辑删除。