水流连续性方程

生物科学2023-02-03 08:25:10百科

水流连续性方程

质量守恒定律在水流或其他连续介质流动中的表达式,水力学基本方程之一。恒定总流各水力要素不随时间变化,入流断面1与出流断面2的面积以及两断面间的体积保持不变(见图)。流动过程中液体质量不生不灭,液体不可压缩,连续流动的入流量Q1必然等于出流量Q2。连续性方程为:

Q1Q2=常量

公式 符号

式中A1A2v1v2分别表示恒定流 1、2两断面的面积和平均流速。恒定流的断面平均流速与断面面积成反比。如为非恒定管流,过水断面受刚性管壁约束,其面积不随时间而变,仍可得出连续性方程为:

公式 符号

在流速压强急剧变化的水击问题中,需考虑液体的压缩性及管道变形,其连续性方程的形式也就不同。明渠非恒定流的过水断面面积随时间而变化,其连续性方程为:

公式 符号

式中s为沿流动方向的距离。

图

如需对液体运动作流场分析,则流场中任一点(xyz)处的流速分量uxuyuz必须遵守不可压缩流体三维运动的连续性方程:

公式 符号

所有流动过程,都必须满足连续性方程。它与能量方程、动量方程或运动方程相结合,可求解各种流动问题。

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