第1章 流体力学基本知识精选文档.ppt

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1、第第1章章 流体力学基本知识流体力学基本知识本讲稿第一页，共二十一页目录12 流体静压强及其分布规律13 流体流动的基本知识14 流动阻力和水头损失11 流体的主要物理性质本讲稿第二页，共二十一页11 流体的主要物理性质 一、密度和容重1 1、单位体积物质的量、单位体积物质的量 密密度度和和容容重重均均为为描描述述单单位位体体积积物物质质的的量量的指标。的指标。2 2、建筑设备对、建筑设备对、的认识的认识 、随随温温度度T T、压压强强P P 变变化化而而有有微微量量变变化化，但但建建筑筑设设备备工工程程中中一一般般认认为为、为为定定值值，只只有有在自然循环热水、水击现象中认为是变值。在自然循

2、环热水、水击现象中认为是变值。本讲稿第三页，共二十一页二、流体的粘滞性 1 1、概念、概念 流流体体流流动动过过程程中中，各各部部分分运运动动不不一一致致，各各部部分分之之间间存存在在着着内内摩摩擦擦力力，也也叫叫粘粘滞滞力力（粘粘滞滞性性）。粘粘滞力使流体内部存在着相互影响运动趋势的性质。滞力使流体内部存在着相互影响运动趋势的性质。管道中断面流速分布本讲稿第四页，共二十一页2 2、粘滞性大小影响因素、粘滞性大小影响因素 粘粘滞滞性性大大小小受受压压强强影影响响较较小小，主主要要影影响响因因素素是是流流体体种种类类和和环环境境温温度度。温温度度升升高高粘粘性性降降低低，温度降低粘滞性升高。温度

3、降低粘滞性升高。3 3、粘滞性存在的意义、粘滞性存在的意义 静止流体不显示粘滞性，流体流动时，粘静止流体不显示粘滞性，流体流动时，粘滞性会使流体损失能量。滞性会使流体损失能量。本讲稿第五页，共二十一页三、压缩性膨胀性1 1、液体难于压缩、膨胀、液体难于压缩、膨胀 压压强强在在1 1100100atmatm之之间间，每每增增加加1 1atmatm，水水的的体体积积减减少少2 2万万分分之之1 1，温温度度9090100100之之间间，每每增增加加11，水的体积增加万分之，水的体积增加万分之7 7。2 2、气气体体易易于于压压缩缩、膨膨胀胀，但但流流动动状状态态的的气气体体不不可可压缩。压缩。当当

4、温温度度不不过过低低、压压强强不不过过高高、流流速速不不过过高高时时，能能量量损损失失较较少少，压压强强p变变化化不不大大。因因R为为常常数数，T 变变化化不不大大，故密度故密度不变。不变。本讲稿第六页，共二十一页建筑设备中对流体的认识:建筑设备中一般认为流体流动过程中具有建筑设备中一般认为流体流动过程中具有粘滞性，且不可压缩（除液击、热水循环外），粘滞性，且不可压缩（除液击、热水循环外），为研究方便，经常将流体看作内部全充满的均为研究方便，经常将流体看作内部全充满的均质的连续体，因此可以通过研究质点（无数分质的连续体，因此可以通过研究质点（无数分子组成，有一定的体积和质量）规律，进而推子组成

5、，有一定的体积和质量）规律，进而推广到全局。广到全局。本讲稿第七页，共二十一页12 流体静压强及其分布规律 一、静压强及其特性1 1、静压强概念、静压强概念 静静压压强强 p p 为为单单位位面面积积上上的的静静压压力力 P P，当当作作用面积无限小时形成点压强用面积无限小时形成点压强 pa。2 2、静压强特性、静压强特性 流流体体静静压压强强总总是是垂垂直直并并指指向向作作用用面面静静止止流流体不抗拉不存在粘滞力。体不抗拉不存在粘滞力。任意一点各方向上静压强值相等任意一点各方向上静压强值相等流体不可流体不可压缩。压缩。本讲稿第八页，共二十一页二、静压强分布规律 物物理理意意义义：液液体体内内

6、部部任任意意一一点点的的强强值值的的大大小小，仅仅与与液体表面、该点与液面垂直高差及液体的容重有关。液体表面、该点与液面垂直高差及液体的容重有关。推广为普遍规律：推广为普遍规律：本讲稿第九页，共二十一页三、压强应用1 1、绝对压强、相对压强、真空值概念、绝对压强、相对压强、真空值概念绝对压强绝对压强P Pj j：以绝对真空为压强零点的压强值。：以绝对真空为压强零点的压强值。相对压强相对压强P Px x：以大气压为压强零点的压强值。：以大气压为压强零点的压强值。真真 空空 值值 P Pk k：当当 绝绝 对对 压压 强强 小小 于于 大大 气气 压压 时时，大大 气气 压压 与绝对压强的差值。与

7、绝对压强的差值。本讲稿第十页，共二十一页2 2、压强度量单位、压强度量单位定义出发：定义出发：1 1Pa=1=1N N/工程大气压的倍数：工程大气压的倍数：以液柱高度表示：以液柱高度表示：mmHmmH2 2O O3 3、压强测量、压强测量液柱测压计，金属压力表、真空表液柱测压计，金属压力表、真空表金属压力表本讲稿第十一页，共二十一页例：分析如图密闭容器内气体的压强。例：分析如图密闭容器内气体的压强。本讲稿第十二页，共二十一页13 流体流动的基本知识一、流体流动的基本概念1 1、研究流体常用名词、研究流体常用名词流流线线：是是指指同同一一时时刻刻不不同同质质点点所所组组成成的的运运动动的的方方向

8、向线线。该该线线的的切切线线方方向向为为质质点点该该时时刻刻的的流流速方向。速方向。迹线：流体质点在连续时间内运动的轨迹。迹线：流体质点在连续时间内运动的轨迹。流线本讲稿第十三页，共二十一页2 2、流体的流动状态、流体的流动状态按流动要素是否随时间变化分类按流动要素是否随时间变化分类恒定流恒定流非恒定流非恒定流按流线是否是平行直线分类按流线是否是平行直线分类均匀流均匀流非均匀流非均匀流按流动时的承压情况分类按流动时的承压情况分类有压流有压流无压流无压流本讲稿第十四页，共二十一页3 3、流体流动参数、流体流动参数过流断面过流断面 ：流体流动时，与流线正交的断面称为过流断面。流体流动时，与流线正交

9、的断面称为过流断面。流速流速V V：单单位位时时间间内内流流体体前前进进的的距距离离。分分质质点点流流速速、平平均流速等描述方法。均流速等描述方法。流量流量Q QV V 单位时间内通过过流断面的流体体积称为流体单位时间内通过过流断面的流体体积称为流体的体积流量，一般用的体积流量，一般用Q Q 表示，单位为表示，单位为L/sL/s。本讲稿第十五页，共二十一页二、恒定流的连续性方程流体力学从微观入手得到整体结论。流体力学从微观入手得到整体结论。（元流与总流）元流与总流）由于：由于：（1 1）恒定流中元流形状及各点流速不随时间变化）恒定流中元流形状及各点流速不随时间变化（2 2）流体为连续介质）流体

10、为连续介质（3 3）流体不能从元流侧壁流入流出）流体不能从元流侧壁流入流出 所所以以对对于于管管流流来来说说，流流入入、流流出出的的流流体体质质量量相相等等。对对于于不不可可压压缩缩流流体体流流入入、流流出出的的体体积积或或流流量相同。量相同。本讲稿第十六页，共二十一页三、恒定流总流能量方程 1 1、流体的能量（以单位重量流体的能量来计）、流体的能量（以单位重量流体的能量来计）（1 1）流体的动能（流速水头）流体的动能（流速水头）单位单位m m 水柱水柱 以平均流速代替质点流速的修正系数以平均流速代替质点流速的修正系数（2 2）流体的势能（位能、压能）流体的势能（位能、压能）位能：位能：H H

11、 ；单位；单位m m 水柱水柱 压能：压能：单位单位m m 水柱水柱（3 3）总能）总能本讲稿第十七页，共二十一页2 2、恒定流的能量方程（伯努力方程）、恒定流的能量方程（伯努力方程）液体液体 气体气体本讲稿第十八页，共二十一页14 流动阻力和水头损失一、流动阻力和水头损失形式 沿程阻力及水头损失沿程阻力及水头损失 局部阻力及水头损失局部阻力及水头损失二、水头损失计算 沿程水头损失沿程水头损失 局部水头损失局部水头损失 总水头损失总水头损失本讲稿第十九页，共二十一页文丘里流量计忽略忽略H Hw w，取，取=1=1则以上三式可求出管道的流速及流量则以上三式可求出管道的流速及流量（3）压强规律得：

12、压强规律得：设设1-11-1、2-22-2断断面面水水流流速速为为V V1 1、V V2 2，则根据连续性方程：则根据连续性方程：（1）（2）建立建立1-11-1、2-22-2断面能量方程：断面能量方程：本讲稿第二十页，共二十一页本章思考题：1 1、何为流体的粘滞性？粘滞性的影响因素有哪些、何为流体的粘滞性？粘滞性的影响因素有哪些？粘滞性会导致什么结果？粘滞性会导致什么结果？2 2、建筑设备中如何看待流体？、建筑设备中如何看待流体？3 3、水头损失有哪两种形式？各应该如何计算？、水头损失有哪两种形式？各应该如何计算？4 4、绘文丘里流量计简图，推导文丘里流量计流量、绘文丘里流量计简图，推导文丘里流量计流量算公式。算公式。本讲稿第二十一页，共二十一页