虹吸现象原理解释(虹吸现象原理)
关于虹吸现象原理解释,虹吸现象原理这个很多人还不知道,今天小六来为大家解答以上的问题,现在让我们一起来看看吧!
1、管道里的水流的流动方向取决于管道两端水流机械能的相对大小,水流由机械能大的一端流向水流机械能小的一端。
2、水流的机械能包括水流的位置势能、压力势能和动能。
3、为研究方便,在流体力学中引进单位重量流体的能量,简称单位能量:单位位置势能:设重为mg的流体,它的位置高度是Z,则它的位置势能为mgZ,单位重量流体的位置势能为 mgZ/(mg)=Z;单位压力势能:设重为mg的流体,它的压强是P,则它的压力势能为 mP/p,单位重量流体的压力势能为mP/p/mg=P/(pg);单位动能:设重为mg的流体,它具有速度V,则它的动能为 mV^2/2,单位重量流体的动能为mV^2/2/mg=V^2/(2g);单位重量流体的机械能:Z+P/(pg)+V^2/(2g)现在我们来看虹吸管,虹吸管的进口端:单位重力势能为Z1=H(它比出口端高H);单位压力势能P1/(pg)=0,(进口端水面为大气压,相对压强P1=0);单位动能V1^2/(2g)=0(因为进口之前水流速度很小,可看为零);所以进口端的总机械能Z1+P1/(pg)+V1^2/(2g)= H 。
4、虹吸管的出口端:单位重力势能为Z2=0(它比进口端低H);单位压力势能P2/(pg)=0,(出口端通大气,相对压强P2=0);单位动能V2^2/(2g)不等零。
5、所以出口端的总机械能Z2+P2/(pg)+V2^2/(2g)= V2^2/(2g)如果管道上没有任何阻力,流动中水流的机械能守恒,则虹吸管进口与出口的机械能相等:Z1+P1/(pg)+V1^2/(2g)= Z2+P2/(pg)+V2^2/(2g)即 H = V2^2/(2g) 从而可求虹吸管出口速度 V2 =(2gH)^(1/2)对于实际流体,流动总是要克服阻力做功,水流能量在流动中不断减少,我们把它叫做能量损失,或水头损失。
6、所以出口断面的水流能量总是比进口断面的能量小。
7、也就是说水总是从能量大的地方流向能量小的地方。
8、式 H = V2^2/(2g)应改为 H > V2^2/(2g) V2 <(2gH)^(1/2)。
9、在流体力学中引进一个小于1的系数k, 则 V2 = k(2gH)^(1/2), 我们把 k 叫做流速系数。
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