建筑设备(水)

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1、土木学习资料网www.dwgtufu.com建筑设备（水）土木学习资料网www.dwgtufu.com第一章流体动力学流体力学是研究流体的平衡和机械运动规律以及在工程中应用的一门学科。流体的性质：•受到微小剪切力作用，就发生形变，即流动；•不能承受拉力，但可以承受压力；•通常具有一定的体积，并具有自由表面。土木学习资料网www.dwgtufu.com掌握流体力学的必要性在给水排水工程、供热通风工程及城市燃气工程中，管道内流体的工作介质都是流体。例如，生活、生产用水的供给，污水、雨水的排放，热能的供应，通风及空气调节等都离不开流体。土木学习资料网www.d

2、wgtufu.com第一节流体动力学的基本概念1.恒定流与非恒定流恒定流——流场中所有空间点上一切运动要素都不随时间改变。非恒定流——流体的某一部分或全部运动要素随时间变化。土木学习资料网www.dwgtufu.com2.一元流动、二元流动和三元流动根据运动要素的空间维数来分类,在研究管道与渠道中流动问题时，常沿运动方向取曲线坐标s，并将复杂运动转化为一元流动问题：三元流动：运动要素是三个空间坐标的函数二元流动：运动要素是两个空间坐标的函数一元流动：运动要素是一个空间坐标的函数土木学习资料网www.dwgtufu.com3.流线、均匀流流线：某一瞬间在流

3、场中绘出的所有质点的流速矢量都与之相切的一系列曲线。均匀流：若诸流线是平行直线且质点流速沿程不变，这种流动称为均匀流。渐变流：流线近似于平行直线，流体在等截面有限长直管中的流动就是渐变流。急变流：流线非平行直线，质点流速沿流线有显著变化。当流体通过三通、弯头、阀门、变径管等局部构件时可看作是急变流。土木学习资料网www.dwgtufu.com4.流管、元流和总流在流场中任取一非流线的封闭曲线，过曲线上各点的流线所构成的管状表面称为流管。流管及其内部流体称为流束。¾恒定流中流管的形状不随时间变化。过流断面流束上与流线正交的横断面称为过流断面。1212过流断

4、面¾在流线相互平行时，过流断面是平面；流线相互不平行，过流断面为曲面。土木学习资料网www.dwgtufu.com元流和总流元流指过流断面无限小时流管及内部的流体，断面上各点的运动参数均相同。总流是过流断面为有限大小的流管及其内部的流体，是由无数元流构成，断面上各点的运动参数一般情况下不相同。层流流速分布紊流流速分布土木学习资料网www.dwgtufu.com6.流量和断面平均流速(1)流量单位时间内通过某一过流断面流体的体积称为体积流量Q，单位（m3/s）。Q=∫udAu——微元断面的速度A有时，流量用单位时间内通过某一过流断面的流体质量来表示，称为质

5、量流量Q，单位（kg/s）。mQ=ρQm土木学习资料网www.dwgtufu.com（2）断面平均流速总流过流断面上各点的流速u一般是不相等的。为了便于计算，设想过流断面上流速v均匀分布，通过的流量与实际流量相同几何意义：以u底为A，高为υ的柱体体积等于流速分布曲ν线与过水断面Δu所围成的体积Q=∫udA=vAA土木学习资料网www.dwgtufu.com第二节能量方程22pu11pu22zz++=++12γγ22gg——理想流体元流伯诺里方程适用条件：恒定流不可压缩流体质量力仅重力微元流束（元流）土木学习资料网www.dwgtufu.com理想流体元流

6、伯诺里方程的物理意义与几何意义几何意义物理意义mgzz=位置高度（位置水头）位置势能（位能）mgphp=测压管高度(压强水头)压强势能(压能)ρgpz+测压管水头总势能ρg22um1u=⋅流速高度（速度水头）动能22gmg2puz++总水头机械能ρgg22puzc++=总水头线是水平线机械能守恒ρgg2土木学习资料网www.dwgtufu.com实际流体元流的伯努力方程¾实际流体具有粘性，运动时产生流动阻力，克服阻力作功，使流体的一部分机械能不可逆地转化为热能而散失¾粘性流体流动时，单位重量流体具有的机械能沿程不守恒而是减少，总水头线不是水平线，而是沿程

7、下降线22p1u1p2u2z1++=z2+++hl'ρg2gρg2g式中h’——实际流体元流单位重量流体由过流断面1-1运l动至过流断面2-2的机械能损失，又称为元流的水头损失土木学习资料网www.dwgtufu.com总水头线u12/2g测压管水头线u12/2g总水头线和测压管水头线土木学习资料网www.dwgtufu.com第三节水头损失实际流体都具有粘性，在流动过程中流体与固体的边界之间及速度不同的流层之间均会出现切应力，表现为阻力。阻力做功过程中将使流体一部分机械能不可逆转的形成能量损失。水头损失：单位重量液体的能量损失，包括沿程水头损失和局部水

8、头损失。沿程水头损失：由于在管道上受到沿程不变的切应力，流体克服沿程阻力而引起的