第二节 流体流动的基本方程

《第二节 流体流动的基本方程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二节流体流动的基本方程兰州理工大学石油化工学院一、基本概念(一)、流量第一章流体流动1.体积流量单位时间内流经管道任意截面的流体体积。VS=V/θ——m3/s2.质量流量授课人：张栋强单位时间内流经管道任意截面的流体质量。联系方式：zhangdq@lut.cnms=m/θ——kg/s二者关系：mVss(二)、流速2.质量流速1.流速(平均流速)单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。单位时间内流经管道单位截面积的流体体积。mVssVGu--kg/（m2·s）sAAu-----m/sA圆形管道直径的计算式：流量与流速的关系：VV4VsssudmV

2、uAGAA2ussd4（二）稳定流动与非稳定流动稳定流动：流动系统中流速、压强、密度等有关物理量仅随位置而改变，而流动系统不随时间而改变。T,p,uf(x,y,z)非稳定流动：物理量不仅随位置改变而且随时间变化。T,p,uf(x,y,z,)判断依据：物理量是否随时间而改变。稳定流动：无物料、能量的积累。非稳定流动：有物料或能量的积累。1（三）粘性与粘度流体的内摩擦力：运动着的流体内部相邻两流体层间的作用力。又称为粘滞力或粘性摩擦力。1.黏性F黏性：流体本身具有的阻碍流体运动的性质。dyuu＋du2、牛顿粘性定律剪应力：单位面积上的内摩擦力，以τ

3、表示。单位面积上的的内摩擦力，N/m2思考：为什么两板间会有如上的运动呢？速度梯度流体的黏性流体的内摩擦力dυxv大----------------牛顿粘性定律dy气体：内摩擦力产生的原因从动量传递角度加以理解分子动力黏度液体：内摩擦力则是由分子间的吸引力所产生。v小简称黏度3、流体的粘度3）粘度的单位1)物理意义在SI制中：du2dyN/mN.S(m/s)2Pa.Sdu/dym促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。m粘度总是与速度梯度相联系，只有在运动时才显现出来在物理单位制中，2dyn/cmdyn.sg2)粘度与温度、

4、压强的关系P(泊）du/dycmscm2cm.sa)液体的粘度随温度升高而减小，压强基本无影响。cmb)气体的粘度随温度升高而增大，压强基本无影响。SI单位制和物理单位制粘度单位的换算关系为：1Pas1000c(P厘泊)10()P泊复习4)混合物的粘度11.流体静力学方程yM2iii1）基本方程式；2）等压面m1对常压气体混合物：yM22.流体静力学方程的应用ii1）压差的测量；2）液位的测定；3）液封高度对于分子不缔合的液体混合物：lgmixlgi3、流量（体积流量；质量流量；相互关系）。4、流速（平均流速；质量流速

5、；相互关系）。5）运动粘度v5、稳定流动与非稳定流动（判断依据）。6、黏性（定义；内摩擦力）。单位：SI制：m2/s；7、牛顿粘性定律（剪切力，定律表达式）。物理单位制：cm2/s8、粘度（物理意义；与压强，温度的关系；单位；混合物的粘度；运动粘度及单位）。2二、质量衡算－－连续性方程∵muAs在稳定流动系统中，对直径不同的管段做物料衡算∴u1A11u2A22推广到管路系统的任一截面，有：ms1ms2muAuAuA常数S111222若流体为不可压缩流体m衡算范围：取截面1-1’与截面2-2’间的管段。VSuAuAuA常数S

6、1122衡算基准：1s对于连续稳定系统：mS1mS2——连续性方程对于圆形管道：例1-2如附图所示，管路由一段φ68×4mm的管1、一段2φ108×4mm的管2和两段φ57×3.5mm的分支管3a及3b连接ud2ud2u1d2而成。若水以5×10－3m3/s的体积流量流动，且在两段分支管141242u2d1内的流量相等，试求水在各段管内的流速。表明：当体积流量V一定时，管内流体的流速与S管径的平方成反比。3a12思考：如果管道有分支，则稳定流动时的连续性方程又如何？m3b1mmm12muAuAuA1122m2三、机械能衡算方程③

7、动能：流体以一定的流速流动而具有的能量。12质量为m，流速为u的流体所具有的动能mu(J)1.流体流动所具有的能量形式212单位质量流体所具有的动能u(J/kg)1）流体本身具有的能量（依附于流体）2④静压能（流动功）①内能：将流体压入流体某截面对抗前方流体的压力所做的功。物质内部能量的总和称为内能。静压能=力距离单位质量流体的内能以U表示，单位J/kg。V静压能=FlpApVApVp②位能：流体因处于重力场内而具有的能量。(J/kg)1kg的流体所具有的静压能为m绝对值与基准面的选取有关单位质量流体本身所具有