题目
流体流动的连续性方程是________________________________________________________________________;适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为________________________________________________________________________________________________。
流体流动的连续性方程是________________________________________________________________________;适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为________________________________________________________________________________________________。
题目解答
答案
u 1 Aρ 1 = u 2 Aρ 2 =······= u Aρ u 1 d 1 2 = u 2 d 2 2 = ······= u d 2
解析
流体流动的连续性方程是流体力学中的核心概念,其本质是质量守恒定律在流体流动中的具体体现。无论流体是否可压缩,只要流动是稳定的(即流体参数不随时间变化),流经空间各截面的质量流量必须相等。对于不可压缩流体,密度恒定,此时方程可进一步简化为体积流量守恒。
关键点:
- 一般形式:质量流量守恒,即速度、截面积、密度的乘积相等。
- 圆形直管特例:当流体不可压缩且管道为圆形时,密度和π/4可约去,方程简化为速度与直径平方的乘积相等。
第一空:流体流动的连续性方程一般形式
根据质量守恒,流经任意截面的质量流量相等:
$u_1 A_1 \rho_1 = u_2 A_2 \rho_2 = \cdots = u_n A_n \rho_n$
其中:
- $u$为流速,$A$为截面积,$\rho$为密度。
第二空:圆形直管不可压缩流体的特例
- 不可压缩流体:密度$\rho$恒定,方程简化为体积流量守恒:
$u_1 A_1 = u_2 A_2 = \cdots = u_n A_n$ - 圆形管道截面积:$A = \frac{\pi d^2}{4}$($d$为直径),代入后得:
$u_1 d_1^2 = u_2 d_2^2 = \cdots = u_n d_n^2$