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为什么丨软管出水,捏扁出口流速会增加
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SD水张
核心吧友
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生活中,我们会遇到这样一个奇怪的现象:从一个设置在高处的大水箱里接出一根长软管,如果把出口稍微捏扁,这时水流流速会增大(呲得远);但是如果把管子捏到很扁,水流流速变小,到了极限情况就是一点水都不流了。这是为什么呢?
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1楼
2017-12-24 20:46
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SD水张
核心吧友
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不少朋友想到了连续性方程:Q=A·v,捏扁出口时,过流断面积变小,流量不变,自然流速就增大了。但是继续往下想:捏到很扁时,按理应该流速很大,可是实际流速缺变小了。到底哪里错了呢?
2楼
2017-12-24 20:47
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SD水张
核心吧友
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其实上述分析中有个错误的假设——流量不变。我们其实可以用伯努利方程(能量守恒)去考虑按头图的示意,说明在水箱中的任何一个水流质点其所具有的能量可以认为是不变的。
★正常水流时,长管中几乎没有局部水头损失。
★当捏扁一点出口时,出口的局部水头损失增加微乎其微,水流所产生的能量损失几乎没有变化,此时可以用连续性方程考虑,即面积减小后,流量会略有减小,但我们几乎看不出有什么变化,故流速要增加,表现为呲得远。
★当出口捏得特别扁时,这时出口的局部水头损失增大,就不能忽略了,整体看水流的总水头损失会增大,导致出口水流能量降低,因为出口的位置水头和压力水头没有变化,自然流速就会变小。当管子完全捏扁,出口流速变为零,流量也为零,管道因中没有水量流动,水头损失就消失了。
同理,我们使用的水龙头,通过调节阀门开度来调节流量的原理就是局部水头损失的影响始终处于不能忽略的范围内。
3楼
2017-12-24 20:47
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SD水张
核心吧友
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4楼
2017-12-24 20:48
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SD水张
核心吧友
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所以问题的核心就在于——局部水头损失的影响大小问题,当增加到不可忽略时,就会带来质的变化。
备考也是如此,开始的一点努力不会带来多大的成绩变化,但是持续学习,当努力付出开始发挥作用时,你的成绩就会突飞猛进的变化。温馨提示,努力没问题,可不要过头哦。
5楼
2017-12-24 20:48
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洋芋o
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厉害
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6楼
2018-01-07 18:27
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怡达生存
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讲得好
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7楼
2022-05-20 09:25
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boyourflying
初级粉丝
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我想补充一下。
首先解释一下伯努利定律中,速度和压力的关系。
我猜测:结合牛顿第二和第三定律,收缩断面处的压力的增加是由收缩处的水质点撞击收缩壁面后速度降至零过程中加速度形成力,这个力对壁面形成压力,反之壁面也对水质点提供了反向的压力,这个反向压力作用在通过收缩断面流出的水质点,给这些水质点提供了压力,并增加了它的速度。
伯努利方程是一个建立在定常、无粘、不可压缩的条件下的守恒方程,但是收缩断面处不满足这些条件,该位置受粘性影响大且表现为非定常状态(前面说到壁面压力对水质点的作用,促使其速度提升),出现粘性损失、涡流和紊流损失。
最终,在捏扁软管出口至一个临界出口截面积时,使得这些损失达到极大,完全损耗了管流动能。停止了流动,“像是被堵死了”。
IP属地:山东
8楼
2024-09-07 17:51
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会痛的小石头42
活跃吧友
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IP属地:河北
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9楼
2024-10-07 00:42
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