《流体流动》PPT课件

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1、第二章流体流动第一节概述一、流体的定义和分类3、研究对象质点：含有大量分子的流体微团。流体:是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。流体的物理性质及运动参数在空间作连续分布，即可以用连续函数的数学工具加以描述。2、特征①具有流动性②无固定形状③在外力作用下，其内部发生相对运动，产生流动。1、定义流体是液体和气体的统称。4、定态流动与非定态流动定态流动是指点的速度ux、uy、uz及压强p均为与时间无关的常数。即：定态流动u=f（x、y、z）非定态流动u=f（x、y、z、τ）u=f（x、y、z、τ）u=f（x、y、z）5、运动的描述方法①拉格朗日法：描述同一

2、质点在不同时刻的状态。（物理学中考察单个固体质点时用）②欧拉法：描述空间各点的状态及其与时间的关系。（考察定态流体流动时常用）6、分类①按流体的体积是否随压强、温度变化分不可压缩流体与可压缩流体②按流体流动时是否存在粘性力分理想流体与非理想流体③按流体流动时τ与du/dy之间是否遵守牛顿粘性定律分牛顿流体与非牛顿流体二、本章主要内容1、流体静力学基本方程及其应用2、管内流体流动基本方程3、管内流体流动阻力4、管路计算第二节流体静力学基本方程及其应用一、流体的物理性质及作用力二、流体静力学基本方程式三、流体静力学基本方程式的应用一、流体的物理性质及作用力1、密度与比容体积比容ν定

3、义式ν=1/ρ（m3/kg）密度ρ①定义式：ρ=m/V（kg/m3）②影响因素：ρ=f（P，T）③确定方法：实验测定或从手册资料中查取液体的密度ρ=f（T）气体的密度ρ=f（P，T）混合液体的密度混合气体的密度2、流体的压强流动着的流体受到的作用力可分为体积力和表面力。体积力：也称质量力，包括重力、离心力。（都是场力）表面力：与表面积成正比的力，包括垂直作用于表面的压力和平行作用于表面的剪力（流动着的流体内部）。压力：F（N）压强（静压强）：P=F/A（N/m2即Pa帕）●压强的单位1atm=1.013×105Pa=1.033kgf/cm2=1.013bar=760mmHg=1

4、0.33mH2O●生产中常用单位：1MPa（兆帕）=106Pa≈10atm注意：以液柱高度表示压强时，一定要指明是何种液体。●压强的表示方法①绝对压强②表压强③真空度●表压强=绝对压强—大气压强●真空度=大气压强—绝对压强例：已知某设备进口压强P进=1200mmH2O（真空度），出口压强P出=1.6kgf/cm2（表压），当地大气压强P0=760mmHg，求设备进出口压强差，用N/m2表示。*表示方法要一致*单位要一致解：P进=1200mmH2O（真空度）=（N/m2）P出=1.6kgf/cm2（表压）=（N/m2）ΔP=P进-P出=1.685×105（N/m2）3、流体的粘度

5、剪应力τ：流体流动时，单位面积上所受的内磨擦力，也称粘性力（或剪力）。粘性：是流动着的流体内部分子微观运动的一种宏观表现。其本质是分子间引力和分子的运动和碰撞。（静止的流体是不能承受剪应力和剪切变形的，这是流体与固体的力学特性的不同点。）粘度μ：衡量流体剪应力（粘性）大小的物理量。因不同流体而异，是影响流体流动的一个重要的物理性质。平板间液体速度变化图实验证明：对于大多数流体τ与du/dy成正比F引入比例系数μ,则τ=μdu/dy称为牛顿粘性定律。比例系数μ称为粘度或粘性系数（动力粘度）。dydu*粘度的物理意义*影响因素*粘度的单位及换算cp（厘泊）物理制单位1cp=10-2

6、pPa·sSI制单位1cp=10-3Pa·s*理想流体*动力粘度μ与运动粘度ν分析重力场中静止的均匀的液体中一流体柱的受力情况：①作用于液柱上表面的力P1A↓②作用于液柱下表面的力P2A↑③液柱自身重力gA（z1-z2）↓则P1A-P2A+gA（z1-z2）=0整理得P2=P1+g（z1-z2）上式称为流体静力学基本方程式。适用于重力场中静止的均匀的不可压缩流体。反映了静止流体内部的压强跟深度的定量关系。其它表达形式：（单位质量流体总势能相等）流体微元受力平衡一般式；dp/=Xdx+Ydy+Zdz重力场中X，Y=0Z=-g二、流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式可通

7、过静力平衡得到。P1AP2Amg*适用范围*基本规律h油*表达式hh水例：如图，在一开口容器内盛有AA`油水混合物，静置后油层高度0.7m,密度800kg/m3；水层高度0.6m,密度1000kg/m3。计算水在玻璃管中的高度h。（A-A`在同一水平面上）解：根据静力学基本方程，以A-A`为基准面有PA=P0+油gh油+水gh水PA`=P0+水gh即P0+油gh油+水gh水=P0+水ghh=1.16m*问题？1、压强的静力学测量方法●简单测压管PA=P0+ρgRA点的表压为PA-