[拼音]：shuiliu nengliang fangcheng

[外文]：energy equation of water flow

能量守恒與轉(zhuǎn)化定律在水或其他液體流動(dòng)中的表達(dá)式。是水力學(xué)基本方程之一。液體在流動(dòng)過程中各種機(jī)械能（動(dòng)能、壓強(qiáng)勢(shì)能、位置勢(shì)能）之間相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)克服水流阻力，要損耗一部分機(jī)械能，并等量地轉(zhuǎn)化為液體的熱能。這種機(jī)械能損失簡(jiǎn)稱能量損失。非恒定流，既隨空間又隨時(shí)間而變化，能量關(guān)系復(fù)雜，一般僅就恒定流研究其能量守恒及轉(zhuǎn)化關(guān)系。

元流能量方程

對(duì)于恒定流，同一元流的任意兩個(gè)過水?dāng)嗝嬷g或同一條流線上不同兩點(diǎn)之間的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，可表示為：

　　　　(1)

式中u、p、z分別表示一點(diǎn)的流速、動(dòng)水壓強(qiáng)和相對(duì)于基準(zhǔn)面的高度；γ為液體容重；g為重力加速度；、、z 分別為單位重量液體的動(dòng)能、壓強(qiáng)勢(shì)能和位置勢(shì)能（即重力勢(shì)能）；下標(biāo)1、2表示該量屬于同一條流線上的點(diǎn)1或點(diǎn)2；h??則為由點(diǎn)1到點(diǎn)2單位重量液體的能量損失。單位重量液體的能量具有長(zhǎng)度的因次，習(xí)慣上，以水頭表示，故式(1)中各量又可稱為位置水頭、壓強(qiáng)水頭、流速水頭和水頭損失。實(shí)際液體在流動(dòng)過程中總是有水頭損失，但在某些情況下，這種損失很小，可忽略不計(jì)，則方程(1)化為：

　　　　　(2)

不同流線取不同常數(shù)，這就是著名的伯努利方程。該方程表明，當(dāng)能量損失可略而不計(jì)時(shí)，液體的位置勢(shì)能、壓強(qiáng)勢(shì)能和動(dòng)能沿流線可相互轉(zhuǎn)化，但總和不變，也就是機(jī)械能沿流線守恒。

總流能量方程

恒定總流過水?dāng)嗝嬷g的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為：

　　　　　(3)

式中v為斷面平均流速； 為斷面上單位重量液體的平均動(dòng)能，即斷面流速水頭;h_w為由斷面1流到斷面2的平均水頭損失； α為用斷面平均流速計(jì)算水流總能量時(shí)因過水?dāng)嗝嫔狭魉俜植疾痪鶆蚨M(jìn)的恒大于 1的校正系數(shù)，稱動(dòng)能校正系數(shù)。α 反映斷面上流速分布不均勻的程度，流速分布越均勻，α越接近于1。此外，1、2兩斷面必須是漸變流斷面(見圖)，通過斷面的流線近乎平行直線，斷面上任一點(diǎn)的位置勢(shì)能z與壓強(qiáng)勢(shì)能之和等于常數(shù)，故(3)式兩端頭兩項(xiàng)可取斷面上任一點(diǎn)的值。若1、2斷面之間有能量H（按單位重量液體計(jì)）的加入或輸出(前者如水泵，后者如水輪機(jī))，則在方程(3)左端加上或減去H。

能量方程(3)中各項(xiàng)都具有長(zhǎng)度的因次，采用幾何線段表示，更能形象地反映沿流能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。如圖所示，由管壁開孔接通若干測(cè)壓管，管中液面到水平基準(zhǔn)面的鉛直高度稱為測(cè)壓管水頭。沿流各斷面測(cè)壓管水頭連線稱測(cè)壓管水頭線。它沿流既可下降、也可上升。稱總水頭。沿流各斷面總水頭連線稱總水頭線。能量損失不可避免，流動(dòng)一定朝著總水頭減小的方向，總水頭線只能沿流下降。沿流單位距離的水頭損失叫水力坡度。其表達(dá)式為：

　　　　(4)

式中s為沿流距離。

恒定流能量方程是水力學(xué)中應(yīng)用最廣的基本方程。對(duì)許多流動(dòng)問題均可應(yīng)用能量方程建立起不同斷面各量（z、p、v等）之間的關(guān)系，再與水流連續(xù)性方程，或者還有水流動(dòng)量方程聯(lián)立求解。應(yīng)用能量方程的關(guān)鍵在于水頭損失項(xiàng)的計(jì)算，應(yīng)注意選取符合相應(yīng)實(shí)際情況的水頭損失系數(shù)值。

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標(biāo)簽：水流能量方程

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文章名稱：《水流能量方程》

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