水流連續性方程

水流連續性方程

即質量守恆定律,流體流動過程中不可壓縮,質量不生不滅,當入流斷面與出流斷面的面積以及兩斷面間的體積保持不變,入流量必然等於出流量。

基本介紹

  • 中文名:水流連續性方程
  • 外文名:continuity equation of water flow
  • 原理:質量守恆定律
  • 性質:水力學基本方程之一
水流連續性方程
continuity equation of water flow
質量守恆定律在水流或其他連續介質流動中的表達式,水力學基本方程之一。恆定總流各水力要素不隨時間變化,入流斷面1與出流斷面2的面積以及兩斷面間的體積保持不變(見圖)。流動過程中液體質量不生不滅,液體不可壓縮,連續流動的入流量Q1必然等於出流量Q2。連續性方程為: Q1=Q2=常量
式中A1、A2、v1、v2分別表示恆定流 1、2兩斷面的面積和平均流速。恆定流的斷面平均流速與斷面面積成反比。如為非恆定管流,過水斷面受剛性管壁約束,其面積不隨時間而變,仍可得出連續性方程為:
在流速壓強急劇變化的水擊問題中,需考慮液體的壓縮性及管道變形,其連續性方程的形式也就不同。明渠非恆定流的過水斷面面積隨時間而變化,其連續性方程為:
式中s為沿流動方向的距離。
如需對液體運動作流場分析,則流場中任一點(x、y、z)處的流速分量ux、uy、uz必須遵守不可壓縮流體三維運動的連續性方程:
所有流動過程,都必須滿足連續性方程。它與能量方程、動量方程或運動方程相結合,可求解各種流動問題。

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