流体力学公式及分析

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1、流体力学1.密度p:单位体积流体所具有的质量。mp=—VSI单位：kg/m1a）液体密度：主要影响因素为温度和压力。L压力的影响较小，通常可忽略。iL温度升高，密度减小。b）气体密度：在工程中，低压、高温下的真实气体可近视为理想气体。_m_pM■1.RT压力的变化有明显的改变。气体密度随温度、压力升高，密度增人；温度升高，密度减小。2.压强p：流体垂直作用在单位面枳上的力。FP=—ASI单位:Pa或N/m?a）1atm=101.3kPa=760nunHg=10.33mH?0=1.033at=1.033kgf/cm2l

2、bar=10dPab）表压=绝压一大气压真空度=大气压一绝压★当压力用表压或真空度表示时，需注明。例如：20kPa（表压）—I—创®2绝对压强、衆压浪和真空度旳关系3.流体静力学基本方程式：P=P（）+pgha）等压血概念：在静止、连续的同一种流体内部，处在同水平血上的各点的压力均相等。（即静压强仅与垂直高度有关，而与水平位置无关。）b）传递定律：同一种流体内部，如果一点的压力发生变化，则其他各点的压力将发生同样大小和方向的变化。P—P尸%=hc）P=P°+pgh可以改写成pg即液柱高度可以川来表示静压强大小，但须注

3、明是何种液体。在静止、连续的同一种流体内部，任一截面的压力仅为其所处的深度有关，而与底面积无关。d）方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的气体，只适川于压强变化不人的情况。（±20%）4.流量：单位时I'可内流过管道任一•截面的流体量。a）体积流量:流量用体积来计量，一般用Q表示；SI单位：m3/sb）质量流量:流量用质量来计量，用底表示；SI单位：kg/sc）Ws=pQ5.流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，称为平均流速。以u衣示，SI单位：m/s。u丝A质量流速：单位时间内流体流过管道单位面积的质

4、量流量，SI单位：kg/（mis）。6.稳定流动：流动系统屮流体的流速、压强、密度等有关物理量仅随位置而改变，而不随时间而改变。7.稳定流动的质量守恒（连续性方程）“SI%w.（d,对丁不可压缩流体：—=U21£丿8.稳定流动的能量守恒（伯努利方程）a）衡算基准：1kg流体单位：J/kg貉+牛+丛+叱rc+牛+山+工仰2Q空Pb）衡算基准：IN流体单位：m液柱22勺+分+旦+H严2+许+厶+£2gpg2gpg4.流体阻力满足工艺条件a）粘度卩（动力粘度）：SI单位：Pa-s1Pa・s=10P（泊）=1000cP（厘

5、泊）运动粘度：V-—SI单位：m7sP1i『/s=10‘泡=10"厘泡b）流动类型的判断Re二如Re<2000,层流Rc>4000,湍流20直管阻力单位质量管内流动时流体损失能量：手―拾（J/kg）64其中…摩擦系数，与雷诺数与管子粗糙度有关。层流时，A湍流时，A=/（Re^）,完全湍流吋，通常为常数d)e)局部阻力9阻力的表现形式——压强降△Pf(J/kg)每7=单位体积管内流动时流体损失能量10•离心泵a）气缚在启动泵前没有灌满被输送液体或在运转过程屮渗入了空气，因气体的密度远小于液体，产生的离心力小，无法把空气

6、甩出去，导致叶轮中心所形成的真空度小，不足以将液体吸入泵内，尽管此时叶轮在不停地旋转，却由于离心泵不能吸液（空转）而无法输送液体，这种现象就称为“气缚”。b）汽蚀当叶轮屮心处的压力小于或等于被输送液体当前温度下的饱和蒸汽压时，叶轮进口处的液体会出现大量气泡，这些气泡随液体进入高压区后又迅速被压碎而凝结，致使气泡所在空间形成真空，周围液体质点以极人速度冲向气泡中心，造成冲击点上有瞬间局部击压力，从而使叶轮等部分很快损坏，这种现象就叫“汽蚀”。c）防止汽蚀的措就i.降低输送液体的温度-一降低饱和蒸汽压ii.减小吸上高度｝

7、增大入口床力iii.变净正吸入为灌注吸入iv.采用粗而光滑的吸管｝减小吸入管阻力V.减少管路附件vi.关小排出阀｝降低流量vii.降低泵的转速d）分析以下儿种情况，哪一种更容易发生汽蚀？■1.夏季与冬季夏吞••11•流量人与小大•••111.泵安装得高与低高iv.吸入管路的长与短长V.吸入液而的高与低低e）主要性能参数1.流量Q：离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液体体积。m3/h或m3/s泵的流量取决于泵的结构尺寸（主要为叶轮的直径与叶片的宽度）和转速等。操作吋，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力

8、有关。ii.扬程II：泵的压头，是指单体重量流体经泵所获得的能量。m液柱泵的扬程大小取决丁•泵的结构（如叶轮宜径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速。目前对泵的压头尚不能从理论上作出精确的计算，一般用实验方法测定。r轴功率N：泵轴从电机获得的功率iii.功率f单位：WI有效功率Ne:流体从泵轴获得的功率Ne=pQgHNiv.效率©〃=-^xlOO%