《流体流动》课件

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1、第一章流体流动流体：液体和气体重要性：流体的输送压强、流速、流量的测量选择适宜的流动条件某些后续章节的理论基础1第一节流体静力学基本方程式1-1-1流体的密度2(1)纯物质的密度液体：基本不随压力变化（极高压力除外），随温度略有变化。气体：密度随温度、压力改变。3低压下可按照理想气体状态方程计算4气体混合物，混合前后质量不变液体混合物，混合前后体积不变组分的质量分数组分的体积分数(2)混合物的密度51-1-2流体的静压强1atm=1.033kgf/cm2=760mmHg=10.33mH2O=1.0133bar=1.013×105Pa表压强=绝对压强－大气压强真空度=大气压强－绝

2、对压强61-1-3流体静力学基本方程式研究Z轴方向上的力：下底面的力上底面的力重力为712结论：静止连续同一流体，同一水平面上各点压强相等P0改变时，液体内部各点压强也随之改变压强差的大小可用液柱高度表示8静力学方程式仅适用于连通着的同一种连续的不可压缩静止流体A，A’等压B，B’不等压9U管压差计动画031-1-4流体静力学基本方程式的应用一、压强与压强差的测量1、U管压差计10根据流体静力学基本方程式可得于是11上式化简，得若若U管的一端与被测流体连接，另一端与大气相通，此时读数反映的是被测流体的表压强则122、倾斜液柱压差计倾斜液柱压差计微差压差计3、微差压差计134、压

3、力表测量14二、液位的测量15三、液封高度的计算容器内为正压16容器内为负压17第二节流体在管内的流动1-2-1流量与流速体积流量：Vsm3/s质量流量：wskg/s关系：ws=Vs·ρ流速：um/s“各点流速”vs“平均流速”流速与流量关系：流量181-2-2定态流动与非定态流动流体的一些物理量参数（如流速、压强、密度等）仅与位置有关，与时间无关，称为定态流动；反之，称为非定态流动。1-2-3连续性方程式19由物料平衡：20伯努利方程式的推导1-换热器2-泵基准面稳态流动系统流体从截面1-1′流入从截面2-2′流出泵换热器1-2-4能量衡算方程式一、流动系统的总能量衡算21衡

4、算基准：1kg流体考察进出系统的能量：J/kg1、内能：UU1U22、位能：mgZgZgZ1gZ23、动能：mu2/2u2/2u12/2u22/24、静压能：p1ν1p2ν25、热Qe功We由总的能量守恒：机械能22二、流动系统的机械能衡算式与柏努利方程1、流动系统的机械能衡算式232、柏努利方程不可压缩流体24讨论：1、柏努利方程表示各种机械能相互转化“奥林匹克”号和“豪克”号海难注意252、3、可压缩流体仍能适用4、u=0，则变成流体静力学方程式26位压头动压头静压头有效压头压头损失总压头5、形式可以多样冲压头271-2-5柏努利方程的应用一、确定管道中流体流量20oC的空

5、气在直径80mm的水平管中流过，管路中接一文丘里管，文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，其下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失不计。当U管压差计的读数R=25mm，h=0.5m时，求此时空气流量？（当地大气压101.33×103Pa）28解：先选取基准面和截面2930二、确定设备间的相对位置H如图输水系统，水箱内水面维持恒定，输水管直径为60×3mm，输水量为18.3m3/h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量损失可按计算，求1、水箱中水面必须高出排出口的高度H2、若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变，管路能量损失仍按上述公式计算，则

6、水箱内的水面将上升多少米？31解：基准面：截面2-2＇的中心线截面：水箱水面为上游截面1-1＇，出口内侧为下游截面2-2＇32所以水面要升高8.58-7.79=0.79米33三、确定输送设备的有效功率用泵将贮液池中常温下的水送至吸收塔顶部，贮液池水面维持恒定，输水管直径为76×3mm，排水管出口喷头连接处的压强为6.15×104Pa，（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg，求泵的有效功率34解：35四、确定管路中流体的压强五、解题要点1、作图，确定衡算范围2、截面的选取3、基准水平面的选取4、截面上的压强5、单位366、注意截

7、面处不允许有急变流动，但所选取的两截面间允许有急变流动37第三节流体的流动现象1-3-1牛顿粘性定律与流体的粘度一、牛顿粘性定律38内摩擦应力/剪应力39二、牛顿流体和非牛顿流体与时间无关的粘性流体与时间有关的粘性流体40牛顿型流体与非牛顿型流体的流变图Oa-牛顿型流体；b-假塑性流体；c-胀塑性流体；非牛顿型流体的流动特性d-宾汉塑性流体。剪切速率41与时间无关的黏性流体假塑性流体(pseudoplasticfluid)n为流动特性指数，n<1。K称为稠度系数。大多数非牛顿型流体属于此种类