【给排水学习室】左教授关于静压、 动压有关问题的看法

左亚洲教授关于静压、 动压有关问题的看法

一、问:认为水流动时压力表测得的压力是动压，静止时为静压。但在测试减压阀出口压力时发生了质疑。既是动压应该流速(流量)越大动压越大，可是减压阀流量越大测得的压力越小，流量再加大时，出口压力降为零了。这时动压、静压都没有了。也就是说大流量时介质没有了能量，这是不可能的。请问流动时压力表测得的压力是动压的说法对不对?

答:1.1伯努利方程

对于单位重量流体的总机械能(能量除以重量mg)，在水力学中有一个专用的能量单位"水头"， 单位是m·H₂0简写m;单位体积流体的总机械能(能量除以体积)，单位是帕(Pa)。所以伯努利方程常用在流体机械中，表示流体总能量(E)表达式有两种:

若测量基准与流道中心重合(诸如阀门等测试)，则上两式右侧Z为0。上述两式分别整理为:

1.2动压、流量与表压

从式(3)和(4)可以清楚的看出，右边第一项的静压是与介质流动并存的，流速为0(即所谓的静止)只是流动中的特例而已。无论介质是不是在流动或流速大小如何，都不能改变第一项是静压的物理特性。

式(3)和(4)右侧第二项是功能即动压，动压是速度的函数，从其物理特性而言与静压没有关系，动压不可能从压力表中直接测得读数，即使使用数字显示仪得到读数，也是通过计算机对流量进行计算后转换过来的。这可以从下式求证:

式(6)、 (7)中除Q之外都是常量，因压力表测不出流量，所以从理论上可以证明流动状态时的表压不可能是动压，只可能是静压。

结论:水流动时压力表测得的压力是动压的说法是不对的。

二、问:可调式减压阀"既可以调静压也可以调动压"怎么解释?

答:2.1减静压

我们参阅右侧结构示意图来讨论:先列出阀两端的伯努利能量守恒方程式:

减压阀两端通径相等，根据流量连续方程原理，两端流速相等(V₁=V₂)，所以式(8)可整理为:

式(9)就是减压阀设计和工作原理的最基本方程，因为进口压力P₁可视为常量，所谓减压就是将P₁减为P₂，减压后的静压就是P₂，从设计角度分析要得到P₂，就是要确定h_f值。它是通过导阀对主阀开度(图中H)的调节控制而实现的。

从式(10)可以说明，当流量增加时，若减压阀不能自动调节好相匹配的开度， V_i将快速增加，h_f将以速度平方的速率上升，P₂降为0的可能性从式(9)明显可以求证。下游流量骤增时，管内压力降至负压，发生负压虹吸是给排水领域中常见的工况，即使是负压其物理特性还是静压。

2.2调动压

从式(6)或(7)可知，对于己确定的减压阀，式中除流量Q是变量外，其余都是常量。所以调动压就是调流量，要说明的是:调流量(动压)时，进口端的流量也在同步变化，两端的动压总是恒等的。两端不存在"减动压"概念。从式(9)可知，无论在减压阀设计或在工作中，动压都可视为"无意义"。如果将“问二”改为可调式减压间"既可调静压也可调流量"就更直观了。 

三、结束语

动压概念主要用于毕托管或孔板测介质的流速。

毕托管在其总压管口被滞止(v=O)，可据此测得流动的总压，另在其静压测孔(相当于管线的管壁压力孔)处可测得流动流体的静压。总压与静压信号分别接入1个如U形管两端，得到一个动压压差值，可从中计算出流速。

孔板根据β值(d/D)所确定两处不同通径，测到两处的动压差后，可从中计算出流速。我们建议:对于各类阀门，包括各种水力控制阀门，若不是毕托管或孔板的应用场合，不必使用动压这个术语概念，以免造成一些不必要的混淆。

静压就是我们所说的流体压力。

流体流动与否，均存在静压。压力表是否也可叫静压表?但都不这么叫。流体的压力就是伯努利方程中的P，其本质是流体表面的法向应力，管道里流体团之间存在作用面间的法向应力，体现在压力表上的就是我们看到的法向应力即压力值。