流体流动1(1)

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1、第1章流体流动第1章流体流动1.1流体及其主要物理性质1.2流体静力学1.3流体动力学1.4流体在管内的流动阻力1.5管路计算1.6流量测量1.1流体及其主要物理性质1.1.1流体及其特点1.1.2连续介质假定1.1.3流体的物理性质⒈流体：气体和液体统称为流体。1.1.1流体及其特点⒉特点：a.流动性；b.无固定形状;c.在外力作用下，其内部质点会发生相对运动.⒊分类：液体：不可压缩性流体气体：可压缩性流体，│(P1-P2)/P1│＜20%时可视为不可压缩性流体1.1.2连续介质假定1.流体是由无数个分子集团所

2、组成的连续介质，每个分子集团称为质点；2.质点大小远小于容器或管道的尺寸；3.流体质点间没有空隙，流体充满其所占据的空间。注：该假定对绝大多数流体都适用。但是当流动体系的特征尺度与分子平均自由程相当时，连续介质假定不再适用，例如高真空稀薄气体的流动。目的：从宏观角度研究流体流动规律。假定：1.1.3流体的物理性质1.密度：单位体积流体所具有的质量。ρ=m/V，kg/m3均质流体：ρ=f(T，P)①液体：ρ≈f(T)混合物：取1kg混合液为基准，设xw,i为i组分的质量分率，则：V②气体：ρ=f(T，P)理想气体：

3、或者：标态下：ρ0=M/22.4，T0=273.15K，P0=101.3kPa（2）以1m3混合气体为基准，设xv,i为i组分的体积分率，则：理想气体混合物：mMm为平均分子量：yi为i组分的摩尔分率（1）2.流体的重度、比重和比重指数1）重度：单位体积的流体所具有的重量，用γ表示。γ=G/V=mg/V=ρ·g单位：SI单位制[N/m3]工程单位制[kgf/m3]注意：a.在同一单位制中，γ=ρ·gb.同一流体，工程单位制中的γ和SI制中的ρ数值相等。2）比重：液体的比重通常指其密度（或重度）与水在4℃时的密度（

4、或重度）之比，也称相对密度。3）比重指数：对油品，常采用一种特殊的比重计测得的读数来表示轻重，该读数称为比重指数，oAPI。⒊流体的比体积单位质量流体的体积又称为流体的比容单位：[m3/kg]⒋流体的粘度1）流体的粘性：内摩擦力（粘滞力）粘性：流体在运动状态下具有的抗拒向前运动的特性。流动阻力产生的根源说明：a.粘性是流体的固有属性b.只有在流动时才表现出来2）牛顿粘性定律：平板实验引入μ：实质：即：单位时间通过单位面积的动量通量，其产生的原因是流体层之间的动量传递。圆形管内：——牛顿粘性定律速度梯度流体的粘度剪

5、应力动量单位换算实例连续介质假定流体物性密度：ρ=m/V，kg/m3比重（相对密度）气体：或比体积（比容）3）流体的粘度：①粘度：μ，粘滞系数、动力粘度、绝对粘度SI单位制：物理单位制：换算：1Pa·s=1N·s/m2=10P=1000cP1P（泊）=1dyn·s·cm-2②运动粘度υ：υ=μ/ρSI制：物理单位制（CGS）：为cm2/s，称为斯托克斯，用st表示，简称（tuo）。换算：1st=100cSt（厘tuo）=1×10-4m2/s1cst=10-2st=10-6m2/s③粘度μ的影响因素：μ=f(T、P

6、、物质种类)液体：T↑→分子间距离↑→引力↓→液体的μ↓气体：T↑→分子的混乱运动和碰撞↑→μ↑压力P的影响一般不予考虑，只有在极高或极低的压力下才考虑压力对气体粘度的影响。④混合物粘度：分子不缔合的液体混合物：气体混合物：式中：xi－液体混合物中i组分的摩尔分率；yi－气体混合物中i组分的摩尔分率；μi－与混合物相同温度下的i组分的粘度；Mi－气体混合物中i组分的分子质量。⑤理想流体与粘性流体：自然界中的所有流体都具有粘性，具有粘性的流体统称为粘性流体或实际流体。完全没有粘性的流体，即μ=0，称为理想流体。是假

7、设.⑥牛顿流体与非牛顿流体：剪应力与速度梯度的关系遵循牛顿粘性定律的流体叫做牛顿型流体；不遵循这一规律的流体为非牛顿型流体。所有气体和大部分液体或溶液都为牛顿流体；对非牛顿流体而言，粘度不再是纯粹的物性，而是随着速度梯度而改变，称为表观粘度。1.2流体静力学1.2.1流体的静压强1.2.2流体静力学基本方程式1.2.2流体静力学基本方程式的应用地球表面附近受力主要是重力和压力。重力可以看作常数。流体静力学实质是研究静止流体所受压力的平衡关系。前言重力场中的流体，无论运动与否都受到力的作用。连续介质的受力情况（规律

8、）服从牛顿第二定律。⒈定义：流体垂直作用于单位面积上的力，简称压强，习惯上称为压力。P=F/A特性：在静止流体中，流体内任一点各个方向上压力均相等。1atm=1.013105Pa=10.33mH2O=760mmHg1at=9.81104Pa=10mH2O=735.6mmHg=1kgf/cm21atm=1.033at1kgf/m2=1mmH2O⒉压力的单位及换算：1.2