纳米与生物高分子材料研究所袁华

《纳米与生物高分子材料研究所袁华》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、纳米与生物高分子材料研究所袁华目录结束本章重点¾流体静力学基本方程式：流体的性质，及静压强，流体静力学基本方程式及应用；¾流体在管内的流动：稳定与不稳定流动，连续性方程，伯努利方程及其应用；¾流体在管内的流动阻力：流动类型，流动阻力及局部阻力；¾简单管路计算；¾液体输送设备：离心泵或风机。目录结束目录±第一节概述±第二节流体静力学±第三节一元流体力学基础±第四节流动阻力和能量损失±第五节相似性原理±第六节离心式风机和泵目录结束一、概述1.流体力学研究内容流体力学研究的对象包括液体和气体，他们统称流体。流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学，是力学的一个重要

2、分支。其中心问题是研究流体中速度和压力的分布以及变化的规律。流体力学的任务是建立流体运动的基本方程，确定流体经各种通道及绕流不同物体时速度、压强的分布规律，探求能量转换和各种损失计算方法并解决流体与固体之间的相互作用目录结束的问题。质量衡算－静力学方程压强测量连续性方程摩擦系数阻力计算能量衡算－局部阻力当量长度流柏努利方程体流量测量非圆形管当量直径流动简单管路管路计算并联管路复杂管路分支管路离心泵泵扬程泵功率安装高度目录结束2.流体的主要物理性质1）密度2）压强3）粘滞性4）压缩性和热胀性目录结束(1)密度mρ=V不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压

3、力p和T的函数，可用下式表示ρ＝f（p，T）气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算，mPMρ==VRT目录结束（2）压强流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强。在法定单位制中，压力的单位是N/m2，称为帕斯卡，以Pa表示。但长期以来采用的单位为atm（标准大气压）、某流体在柱高度、bar（巴）或kgf/cm2等。它们之间的换算关系为：1标准大气压(atm)=101300Pa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2=10.33mHO=760mmHg2目录结束压力可以有不同的计量基准，如以绝对真空(即零大气压)为基准，称为绝对压力（a

4、bsolutepressure）。如以当地大气压为基准，则称为表压(gaugepressure)。当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值称为真空度（vacuum）表压＝绝对压力－大气压力真空度＝大气压力－绝对压力目录结束目录结束（3）粘滞性流体内部质点间或流层因相对运动而产生内摩擦力（内力）以反抗相对运动的性质，叫做粘滞性。此时摩擦力称为粘滞力。目录结束yabu+duucdu(a)流速分布图（u+du）dtudtdudtaba´τb´dθdycdc´τd´(b)流体质点的直角变形速度目录结束由流速分布图可知：①T与du成正比，与dy成反比；②T与

5、流层的接触面积A的大小成正比；③与流体的种类有关④与流体所受的压力大小无关。内摩擦力的数学表达式可写成duduT∝A或T=µAdydy目录结束这就是牛顿内摩擦定律。若以τ代表单位面积上的内摩擦力，称切应力，则：Tduτ==µAdy目录结束上式就是常用的粘滞力计算公式。现对各项阐述如下：du①－速度梯度，就是直角变形速度，dy也称剪切变形速度。表示速度沿垂直于速度方向y的变化率，单位为s-1。②τ－切应力。-2·③μ－粘滞系数，单位为N·ms，即Pa·s。μ表征单位速度梯度作用下的切应力，它反映了粘滞性的动力性质，目录结束因此又称动力粘滞系数。④2-1υ－运动粘

6、滞系数。常用单位为cm·s。（称斯托克斯，简写为St）。表示单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。目录结束±注：内摩擦力虽是流体抗拒相对运动的性质，但它不能从根本上制止流动的发生。故流体的流动性不因有内摩擦力的存在而消失。当然，在流体质点间没有相对运动（在静止或相对静止状态）时，也就没有内摩擦力表现出来。目录结束(4).压缩性和热胀性⑴液体的压缩性和热胀性2m①液体的压缩系数：dρ，单位为：Nρβ=dP液体的弹性模量：1dPNE==ρ⋅,单位为2mβdρ②热胀系数dρdVρV−1α=−或α=,单位为KdTdT目录结束⑵气体的压缩性及热胀

7、性在温度不过低，压强不过高时，气体密度、压强和温度三者之间的关系，服从理想气体状态方程式。即p=RTρ式中：2;p－气体的绝对压强，N/mT－气体的热力学温度，K；目录结束3ρ－气体的密度，kg/m;R－气体常数，J/kg·K。对于空气，R＝287。对于其它气体，在标准状态下，R＝8314/n，其中n为气体分子量。5.表面张力特征（液体）表面张力:由于液体分子之间的吸引力，自由表面所承受极小的力。目录结束流体的力学模型1.连续介质模型:只考虑宏观的机械运动。2.无粘性流体模型：粘性不起作用或不起主要作用。3.不可压缩流体模型液体用不可压缩流体模型，即密度ρ为常

8、数；气体在速度接近或超过音速时，或流动