流体流动基本方程

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1、第一章流体流动§1.1流体静力学§1.2管内流体流动的基本方程§1.3管内流体流动现象§1.4管内流体流动的阻力损失§1.5管路计算§1.6流量的测定流体：在外力作用下能任意改变形状的物体。§1.0流体概述流体的分类（1）：按状态分为气体、液体和超临界流体等；流体流动中的作用力（1）质量力（体积力）与流体的质量成正比，对于均质流体也称为体积力。如重力，离心力等（2）表面力表面力与作用的表面积成正比。单位面积上的表面力称之为应力。①垂直于表面的力p，称为压力（法向力）。单位面积上所受的压力称为压强p。②平行于表面的力F，称为剪力（切力）。单位面积上所受的剪力称为应力τ。流体的特殊性质易

2、流动性：在切应力的作用下，且不论该应力多么小，都将连续不断的变形的性质黏性：流体所具有的抵抗相邻两层流体相对流动（或抗变形性）的性质压缩性：一定温度下，流体体积或密度随压力变化而变化的性质热胀性：一定压力下，流体体积或密度随温度变化而变化的性质流体的分类（2）：按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与黏性流体（或实际流体）[定义]：垂直作用于流体单位面积上的力称为流体的静压强，简称压强，俗称压力[定义式]：工程单位：kgf/m2atmmH2OmmHg流体的静压强国际单位：Pa(N/m2)[单位]：§1.1流体静力学1atm=1.033kgf/cm2=1.0133×105Pa=760m

3、mHg=10.33mH2O=1.0133bar常用单位间的换算关系：工程上为了方便，将1kgf/cm2近似作为1大气压，称为工程大气压1at=1kgf/cm2=98.1kPa=10mH2O=735.6mmHg表压=绝对压强–大气压强真空度=大气压强–绝对压强绝对压强表压绝对压强真空度1)绝对压强：以绝对真空为基准零点计量的压强。2)相对压强：以大气压强为基准量得的压强，表示为表压(pg)和真空度(p真)。大气压强绝对真空[静压强的不同基准]:[定义]：单位体积流体具有的质量[单位]：kg/m3[定义式]：[影响因素]：流体的密度①T：T↑，ρ↓②p：对于液体影响不大对于气体p↑，ρ流

4、体的分类（3）：按可压缩性将流体分为不可压流体和可压缩流体；在工程手册上查到一定条件下的纯流体密度通过计算获得[密度数据的获取]：以1kg液体混合物为基准，设各组分混合前后体积不变,密度的计算公式：ωi——混合液中组分i的质量分数理想气体的密度计算公式：p—气体的绝对压力，kPaM—气体的摩尔质量，kg/kmolR—摩尔气体常数，8.314kJ/(kmol·K)T—气体的热力学温度，K当压力不太高，温度不太低时，实际气体的密度可用上式计算。在标准状况下理想气体密度ρo的计算公式：任意温度T和压力p下气体的密度计算公式：M—气体的摩尔质量，kg/kmol22.4—标准压力p°为1013

5、25Pa，标准温度T°为273.15K时理想气体的的摩尔体积，m3/kmol以1m3混合气体为基准，设各组分混合前后质量不变，密度的计算公式：Mm—气体混合物的平均摩尔质量yn—组分的物质的量分数理想混合气体的密度计算公式：yi—气体混合物中组分i的体积分数[定义]：在共同的特定条件下，一种物质的密度与另一种物质的密度之比。通常指液体密度与4℃水的密度之比，4℃水的密度为1000kg/m3。[定义式]：[定义]：密度的倒数[定义式]：[单位]：m3/kg相对密度比体积（1）上端面所受总压力（2）下端面所受总压力（3）液柱的重力方向向下方向向上方向向下设容器S中盛有密度为ρ的均质、连续

6、不可压缩静止液体，流体所受的体积力仅为重力,于液体内部任意划出一底面积为A的柱形流体微元作受力分析：ρG一、静力学方程的推导静止液体中，所受合力为零，有则：p2=p1+ρg(z1–z2)物理意义：流体静力学基本方程是描述静止流体内部压力沿高度变化的规律。当p1=p0时：p=p0+ρgh（1-9）（1-9a）适用范围：重力场中静止的，连续的同一种不可压缩流体（或压力变化不大的可压缩流体,密度可近似地取其平均值）。①传递定律：p0有变化时，流体内部其他各点上的压强也发生变化；②等压面的概念：在静止的同一连续流体内，处于同一水平面上各点的压强都相等；③压强可以用一定高度的流体柱来表示但必须

7、说明液体的种类。二、静力学方程的讨论p=p0+ρgh④静力学方程的能量形式：——单位质量流体所具有的位能，J/kg；——单位质量流体所具有的静压能，J/kg。物理意义：在重力场中，同一静止流体中处在不同位置的流体微元位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变。流体静力学原理的应用很广泛，它是连通器和液柱压差计工作原理的基础，还用于容器内液柱的测量，液封装置，不互溶液体的重力分离（倾析器）等。解题的基本要领是正确确定等压面。(a)普通型(b)倒U型