6-第二节 流体动力学--伯努利方程

备课时间 授课课时 授课章节 名称 2 授课时间 授课形式 讲授 第一章 流体流动 第二节 流体动力学 四、柏努利方程式 1、掌握位能、位压头、动能、动压头、静压能、静压头的意义，计算公式。 2、知道流体的总能量的构成及计算。 教学目的 3、掌握柏努利方程式，并对方程式的进行讨论。 4、学会方程式的简单应用 5、掌握应用方程式的解题要点 1、位能、位压头、动能、动压头、静压能、静压头的意义、计算 2、流体的总能量的构成及计算 教学重点 3、柏努利方程式 4、应用方程式的解题要点 1、位能、位压头、动能、动压头、静压能、静压头的意义、计算 教学难点 2、流体的总能量的构成及计算 教学方法 使用教具 讲授法 多媒体教学 板书设计

主要教学内容及步骤 一、复习： 1、稳定流动与不稳定流动的定义 2、连续性方程式 二、引入： 流体在某一个状态时，它的能量是如何分布的，这就是柏努利方程式要给我们介绍的 三、新课：四、柏努利方程式 板书：（一）、流动的液体具有的能量： 1、机械能：=位能+动能+静压能 1N流动流体的总压头= （1）位能：流体在重力作用下，在不同高度处所具有的能量称为位能。计算位能时应先规定一个基准水平面，如0-0′面。将质量为m kg的流体自基准水平面0-0′升举到z处所做的功，即为位能 位能=mgZ 单位质量的流体（1kg）所具有的位能为Zg，其单位为J/kg。 1N流体的位能，称为位压头，位压头=Z （2）动能：流体以一定速度流动，便具有动能。 m k 1对于质量数为m g流体的动能=mu2 21单位质量流体（1kg）所具有的动能为u2，其单位为J/kg。 2u21N流体的动能称为动压头，动压头= 2g（3）静压能：在静止或流动的流体内部，任一处都有相应的静压强，如果在一内部有液体流动的管壁面上开一小孔，并在小孔处装一根垂直的细玻璃管， 液体便会在玻璃管内上升，上升的液柱高度即是管内该截面处液体静压强的表现由于流体内部任一处都有一定的静压强，故流体要越过 1-1’截面进入系统，势必受到流体压力作用。这就要截面1-1‘外的流体作一定的压力的作用，因此越过截面1-1’的流体便带着与这量进入系统。我们就把与这部分功相当的能量称为截面1-1’处的功以克服这个个功相当的能静压能。 静压能=mp 单位质量的流体的静压能：= p 

主要教学内容及步骤 1N流体的静压能称为静压头，=p g （4）质量为1kg的流动流体的总机械能为：=位能+动能+静压能，EE位E动E压2uZg2P u2P 1N流动流体的总压头=Z 2gg 2、外加能量：在一个流动系统中，还有流体输送机械（泵或风机）向流体作功，1kg流体从流体输送机械所获得的能量称为外功或有效功，用We表示，其单位为J/kg。以符号He表示外加压头，单位为m 3、损失能量: 是指流体在系统流动时因克服系统阻力所损耗的能量，以hf表示，单位J/kg。以符号Hf表示损失压头，单位为m （二）、课堂练习： 1、某车间用压缩空气来压送98%浓硫酸，每批压送量为0.3m3，要求10min内送完毕。硫酸的温度为293K，管子为38mm*3mm钢管，管子出口距硫酸贮罐液面的垂直距离为15m，设损失能量为10J/kg。开始压送时压缩空气的表压强为289.76Pa。试分析此过程中的能量关系及计算。图参P30 图1-12 （分析过程略。） 四、要点回顾及答疑：明确柏努利方程式的使用要点 五、布置课后作业： 六、课后总结： 一、复习 1、位能、位压头、动能、动压头、静压能、静压头 2、流体的总能量的构成 二、引入： 上一节是给大家介绍了流体能量的分布，这节给大家介绍如何计算能量 三、新课：四、柏努利方程式 板书 （一）、柏努利方程式： 由能量守恒原则可知： u12We 输入总能量=E1WeZ1g2P1

主要教学内容及步骤 2u2Z2ghf 输出总能量=E2hf2P2输入总能量=输出总能量 P12u12P2u2Z1gWe=Z2ghf 22以1N流体为衡算基准 2P1u12P2u2Z1He=Z2Hf g2gg2g（二）、讨论： 1、流动的流体各种机械能的形式可以互相转化。若没有外加能量和损失能量，流体在任一截面上，各种机械能的总和为常数。 2、若无外加能量，有损失能量，则上游截面处的总机械能必大于下游截面的总机械能，即流体自发流动，只能从高压头处向低压头处流动。 3、若流体是静止的，即u1=u2=0,并且We=0,Σhf=0，则方程式变为静力学方程式的另一种表达。 4、此方程式只适用于液体。 5、流体输送设备的有效功率： PeqmHeg 或 PeWeqm （三）、柏努利方程式的应用： 1-19、 （四）、解题要点： 1）作图与确定衡算范围 根据题意画出流动系统的示意图，并指明流体的流动方向。定出上、下游截面，以明确流动系统的衡算范围。 2）截面的选取 两截面均应与流动方向相垂直，并且在两截面间的流体必须是连续的。所求的未知量应在截面上或在两截面之间，且截面上的Z、u、p等有关物理量，除所需求取的未知量外，都应该是已知的或能通过其它关系计算出来。 两截面上的u、p、Z与两截面间的∑hf都应相互对应一致。3）基准水平面的选取 基准水平面可以任意选取，但必须与地面平行。如衡量系统为水平管道，则基准水平面通过管道的中心线，ΔZ=0。 4）两截面上的压强 两截面的压强除要求单位一致外，还要求基准一致。 5）单位必须一致 在用柏努利方程式解题前，应把有关物理量换算成一致的单位，然后进行计算。 1.确定高位槽供液系统的槽面高度

五、布置作业：P62 1-16、1-18 六、课堂答疑： 七、课后总结： 一、复习柏努利方程式的解题要点： 1）作图与确定衡算范围 根据题意画出流动系统的示意图，并指明流体的流动方向。定出上、下游截面，以明确流动系统的衡算范围。 2）截面的选取 两截面均应与流动方向相垂直，并且在两截面间的流体必须是连续的。所求的未知量应在截面上或在两截面之间，且截面上的Z、u、p等有关物理量，除所需求取的未知量外，都应该是已知的或能通过其它关系计算出来。 两截面上的u、p、Z与两截面间的∑hf都应相互对应一致。 3）基准水平面的选取 基准水平面可以任意选取，但必须与地面平行。如衡量系统为水平管道，则基准水平面通过管道的中心线，ΔZ=0。 4）两截面上的压强 两截面的压强除要求单位一致外，还要求基准一致。 5）单位必须一致 在用柏努利方程式解题前，应把有关物理量换算成一致的单位，然后进行计算。 1.确定高位槽供液系统的槽面高度 课外作业 教学后记