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流体力学中称没有黏性(无黏力)且不可压缩(密度处处相同)的流体为理想流体,也有些书籍中将没有黏性的流体都称为理想流体.理想流体是一种模型化的流体,其中的动力学结构得到了简化.
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定常流动时,流体沿稳定的流管运动,容易分析它的动量、能量变化,下面将讨论理想流体作定常流动时的冲量—动量关系和功—能关系.
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6.3.2 动量定理
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取图6-20所示流管中的流体作为考察对象,为简化,设端面S1各处v1相同且均与面元垂直,端面S2各处v2也相同且与面元垂直.经dt时间,该段流体两端面分别经位移v1dt,v2dt从初位置1和2到达新位置1'和2',系统动量增量dp等于t+dt时刻流体1'22'的动量减去t时刻流体11'2的动量.不可压缩流体作定常流动时,无论由哪部分流体占据1'~2区域,动量都是相同的,故dp就等于t+dt时刻在2~2'部位的流体与t时刻在1~1'部位的流体之间的动量差,即有
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图 6-20
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参考(6.17)式,流管的质量流量为
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得
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据质点系动量定理,此项增量由流管流体所受合外力F合提供的冲量引起,即有
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得
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这就是理想流体定常流动时动量定理的表现形式.
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合外力F合中包括流管两端面1,2外的流体施加的压力之和F12、流管侧面外的流体施加的压力之和F侧以及流管内流体所受的重力G.
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高压水枪喷出的细水束经一段自由运动路程,遇前方固定的被喷射物体后,速度从v1=v锐降到v2=0.自由段流管端面1外的流体压力、F侧、G等均可略去,端面2外的流体压力被物体阻挡力代替.物体受喷面积S处水束冲力形成的压强为
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若取v=500m/s,将ρ=1.0×103kg/m3代入,得
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