第二章 矿内空气动力学基础

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1、周福宝能源与安全工程学院矿井通风与安全MineVentilationandSafety中国矿业大学教学多媒体课件1第二章矿内空气动力学基础22．1流体的概念流体是一种受任何微小剪切力作用时都能连续变形的物质。流体可分为液体和气体。气体的分子分布比液体分子相距大约103倍。气体的分子距很大，分子间的吸引力很小，因而，气体分子可以自由运动，故气体极易变形和流动，而且总是充满它所能够达到的全部空间。液体的分子距较小，分子间的吸引力较大，在周围分子的作用下，液体分子能够能够在其他分子间移动，但不能像气体分子那样自由运动，所以，液体的流动性不如气体。此外，一定质量的液体

2、具有一定的体积，并取容器的形状，但不像气体那样能够充满全部空间。3流体具有流动性，两层流体以一定速度作相对运动时，在两层的交界面上就要产生内摩擦力，这种内摩擦力阻碍各层的流动。流体中的内摩擦力又叫粘滞力，决定它的因素很复杂，因此就造成了研究液体运动时的很大困难，为了简化问题，假定在流体运动中并无内摩擦力的存在。一般来说，流体是可以压缩的，当压力改变时其体积就要改变，因而密度也随之必变。这也增加了研究问题时的复杂性，为此，又假定流体是不可压缩的。这种既没有内摩擦又没有压缩性的流体，叫做理想流体。理想流体42.2风流能量与压力风流任一断面上的能量（机械能）由三部分

3、组成，压能，位能及动能。但在通风测量中，他们并不以能量的形式出现，而是以压力的形式出现，这三部分能量分别表示为静压，位压和动压。5一、压能（staticenergy)力（N）、压能（J/m3）、压力（N/m2，PaBlaisePascal，Frenchphilosopher,1623-1662）压头（Pressurehead)：如果将密度为的某液体注入到一个断面为A的垂直的管中，当液体的高度为h时，液体的体积为：V=hAm36根据密度的定义，这时液体的质量为：mass=V=hAkg液体的重力为：F=hAgN根据压力的定义，pressure=force/

4、area,有P=F/A=ghN/m2orPa因此，如果液体的密度已知，h就可代表压力7相对压力、绝对压力、大气压力82.3能量方程（Beroulli’sequation）(Totalenergy)1=(Totalenergy)2+(Flowenergylosses)1-2J/kg9流动功,静压能（Flowwork,staticenergy)如下图所示，有一水平管道，断面为A,在其中放入一滑块，其体积为v,质量为m,即使不考虑磨擦阻力，由于管道中存在压力P,滑块的运动就会有阻力，因此必须施加一个力F克服其阻力。当该力使滑块移动一段距离后，就做了功.10为平衡管

5、道内的压力，施加的力为F=PANworkdone=forcedistance=PAs=PvJ根据密度的定义=m/vkg/m3orv=m/则流动功为WD=Pm/JorP/Jperkilogram.当流体在管道中连续流动时，压力就对流体连续做功,此时的压力就称作压能，所做的功为流动功。流动功11二.动能（Kineticenergy）如将一个质量为m静止的物体,施加一个恒定的力F,在t时间内加速到u,由于是匀加速，其平均速度为：(0+u)/2=u/2m/s移动的距离为：L=meanvelocitytime=(u/2)tm加速度为：a=△u/time=u/

6、tm/s212施加的力为：F=massacceleration=mu/tN从静止到速度为u,其做的功为：WD=forcedistanceNm=(mu/t)(u/2)t=mu2/2J这就是质量为m的流体所具有的动能.13三.位能（Potentialenergy）任何标高都可用作位能的基点。在矿井中，不同的地点标高不同，则位能不一样。质量为m的物体位于基点上，其势能为0。当我们施加其一个能克服重力向上的力，F,F=mgN当向上移动到高于基点Zm,做的功为WD=forcedistance=mgZJ这就给出了物体在Z高度上的势能。142.3能量方程（Bero

7、ulli’sequation）(Totalenergy)1=(Totalenergy)2+(Flowenergylosses)1-2J/kg15点压力：静压、速压、全压16压入式通风的压力分布图17抽出式通风时的压力分布图18通风机安装在井下时，其压力分布如图19