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水的流速

  水的流速

1基本解釋

詞目:流速
拼音:líu sù
[velocity of flow] 流動的物體在單位時間內所經過的距離,用米/秒表示。

2詳細解釋

1. 指流體在單位時間內流過的距離。一般以每秒米計。
地下水流速測定鑽孔布置

  地下水流速測定鑽孔布置

趙樹理《實幹家潘永福》:「照這地方水的流速,不用說逆水行船往上游撐,就是往東西兩邊撐也是撐不過去的。」
2. 泛指流逝的速度。
徐遲《哥德巴赫猜想·向著二十一世紀》:「時間的流速快,生活的發展猛。」
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3流速定義

流速是指氣體或液體流質點在單位時間內所通過的距離。渠道和河道里的水流各點的流速是不相同的,靠近河(渠)底、河邊處的流速較小,河中心近水面處的流速最大,為了計算簡便,通常用橫斷面平均流速來表示該斷面水流的速度。
流速的正常單位為m/s m3/h
質點流速是描述液體質點在某瞬時的運動方向和運動快慢的矢量。其方向與質點軌跡的切線方向一致。其大小為:
流速大小

  流速大小

單位為m/s,Δs為液體質點在Δt時間內流動的距離。水力學中常著眼於空間點來描述液體運動,通過某一空間點處的液體質點的速度即點流速u,一般為空間點位置r及時間t的矢量函數,即u=u(r,t)。紊流中,點流速隨時間作不規則的變化,一般取某一段時間內的平均值即時均流速,以及瞬時流速與時均流速之差即脈動流速作為研究對象。
流速是流體的流動速度。當流速很小時,流體分層流動,互不混合,稱為層流,或稱為片流;逐漸增加流速,流體的流線開始出現波浪狀的擺動,擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加,此種流況稱為過渡流;當流速增加到很大時,流線不再清楚可辨,流場中有許多小漩渦,稱為湍流,又稱為亂流、擾流或紊流。
這種變化可以用雷諾數來量化。雷諾數較小時,黏滯力對流場的影響大於慣性力,流場中流速的擾動會因黏滯力而衰減,流體流動穩定,為層流;反之,若雷諾數較大時,慣性力對流場的影響大於黏滯力,流體流動較不穩定,流速的微小變化容易發展、增強,形成紊亂、不規則的湍流流場。
流速場和流線
各空間點流速的集合構成流速場。流線是流速場的幾何表示。它是同一瞬間不同流體質點所組成的曲線,線上所有質點的流速矢量都和該曲線相切。同一瞬間通過流動空間各點的流線所構成的流線圖給出該瞬間整個流動的清晰圖象。若點流速不隨時間而變化,則為恆定流;否則為非恆定流。非恆定流的流線和流線圖隨時間而變化。
元流和總流
皮託管構成原理

  皮託管構成原理

處處垂直於流線的液流橫斷面稱為過水斷面。過水斷面面積無限小的液流稱為元流。由無數個元流所組成,過水斷面面積有限的整個液流(如管流、明渠水流)稱為總流。研究總流中斷面平均流速的大小和方向沿流程變化的規律,是水力學中常用的總流分析法。斷面平均流速的大小等於通過該斷面的流量Q除以斷面面積A,即v=Q/A,方向垂直於過水斷面。還可用斷面流速分布圖來表示過水斷面上流速分佈不均勻的情況。以管流為例,壁面上流速為零,由壁面到管軸,流速逐漸增大。紊流時由於橫向混摻作用,流速分佈遠比層流時均勻。

4流速測量

根據不同情況和要求,採用不同的方法和儀器進行量測,常用的方法和儀器如下。①皮託管:1732年由法國工程師H.皮托首創,至今仍是實驗室內測量時均點流速的常用儀器。其前端總壓孔(M)與側面靜壓孔 (N)通過圓頭雙層套管分別與壓差計兩端連接(見圖),測量總壓(p0=P∞+ρu2/2)與靜壓(p∞)即來流壓強)之差。按伯努利方程,點流速為:
點流速

  點流速

式中ρ為液體密度;c為改正係數,須通過率定求得。②旋槳(杯)式流速儀:有多種形式,可用於現場及實驗室,都有一組可旋轉的葉片,受水流衝擊后的葉片轉數與流速有一固定關係,可通過率定求得。採用適當裝置將轉數化為電訊號予以記錄顯示。③激光測速儀:最大優點是對所測流場無干擾。④熱絲(膜)流速儀:可測瞬時流速、脈動流速及紊流流速的隨機變化過程。⑤攝影法:根據曝光時間及亮點跡線長度推算流速。
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