壓力流
被約束無自由表面的液體流動
壓力流是指周圍被約束、沒有自由表面(液體和氣體的分界面)的液體流動。最常見的壓力流是滿管流(見管流),即液體充滿管道的流動。液體未充滿管道的流動遵循無壓流的規律。壓力流按其流動特性是否隨時間改變可分為定常壓力流和非定常壓力流。壓力流既虹吸式,原理:加在密閉容器里液體上的壓強,處處都相等。而虹吸管里灌滿水,沒有氣,來水端水位高,出水口用手掌或其他物體封閉住。此時管內壓強處處相等。一切安置好后,打開出水口,雖然兩邊的大氣壓相等,但是來水端的水位高,壓強大,推動來水不斷流出出水口。
流隨改壓流。研究壓流找管流系,系隨流狀態。線圓形管,流沿流程改則稱均勻流,流狀態隨管雷諾數而改變,式中u為平均流速,D為管道直徑,υ為運動粘性係數。雷諾數小於2 000時為層流;向湍流過渡的雷諾數在2 000~4 000之間,4 000以上為湍流。定常壓力流的流動特性和管道特性之間的關係,可參見管流。
流隨改壓流。管閥啟閉,械啟、負荷改停程流皆壓流。若閉停速率,流慣,液壓縮產擊。析流必須考慮液壓縮。析壓縮非壓流,均流速υ、壓、管橫截積、密量,流簡化維題。流距離函數。連續性方程為:運動方程為:
中K為液體的體積彈性模量。如果不考慮管壁的慣性,則彈性圓形管道的變形方程為,由此推出:式中為管壁厚度;E為管壁材料的彈性模量。略去高階小量后可得出下列方程組:
式中c為壓力波傳播速度。這是一組雙曲型微分方程,可用有限差分方法或特徵線法進行數值計算。應用這些方程可計算水擊壓力。