1流体力学基本知识.ppt

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1、第一章流体力学基本知识湖北第二师范学院建筑与材料工程系顾期斌第一章流体力学基本知识流体力学是研究流体平衡和运动规律以及流体与固体之间相互作用问题的一门科学。包括二个基本部分：1、流体静力学：研究流体平衡规律；2、流体动力学：研究流体运动规律。流体的主要物理性质一、流体的密度和容重密度：密度：单位体积的质量称为流体的密度容重：单位体积的重量称为流体的密度容重：（kg/m3）（N/m3）二、流体的流动性和粘滞性粘滞性：流体在运动状态时，由于流体各层的流速不同，就会在流层间产生阻滞相对运动和剪切变形的内摩擦力，称为粘滞力也称粘滞性。（N/m2）（m

2、2/s）μ比例系数——动力粘度(Pa.S)流体的运动粘滞系数三、流体的压缩性和热胀性1、流体的压缩性2、流体的热胀性流体在外力作用下改变自身体积大小的特性称压缩性。常用压缩系数表示。流体受热时会改变自身体积的待性称为流体的膨胀性。常用温度膨胀系数表示。液体：压缩性和热胀性都很小。在1个大气压下水体积相对压缩量为1/20000.在1个大气压下，水温70~950C时水的体积仅加6/10000工程上不般不考虑其影响。气体：温度和压强的变化对气体影响很大。如果压强不太高而温度又不太低时，则气体近似地遵守理想气体定律：pV=nRT（m2/N)（1/°C

3、)流体静压强及其分布规律一、流体的静压强平均静压强：二、静压强的二个特性：1、流体的静压力垂直于其作用表面，方向与该作用面的内法线方向相同。2、静止流体中任意点的流体静压力的大小与其作用面的方向无关，即同一上各方向的流体静压力均相等。三、流体静压强的计量单位：N/m2或Pa,工程上常用kgf/cm2等压面等压面上各点应满足的条件：p=const.dp=0dp=ρdWdW=0W=contst.结论：在静止流体中，等压面也是等势面。等压面的性质：等压面与质量力正交。液体的自由表面一定是等压面；两种互不掺混的液体的分界面一定是等压面；重力作用下的流

4、体的平衡质量力＝重力=-mgFx=0,Fy=0,Fz=-gdp=ρ(Fxdx+Fydy+Fzdz)dp=-ρgdzgdz+dP/ρ=0d(gz+P/ρ)=0（流体静压强基方程）重力作用下的流体的平衡Z---位置水头；---压力水头---测压管水头-结论：重力作用下的静止液体中，各点的测压管水头相等。常用公式：p=p0+ρgh重力作用下的流体的平衡p=p0+pgpv=p0-p绝对压力大气压力表压力真空度重力作用下的流体的平衡测压管（单管压力计）压力的测量M点的绝对压力M点的表压力p=p0+ρghPg=p-p0=ρgh重力作用下的流体的平衡1－2

5、面是等压面，分别列出1、2面的压力：p1=p+ρ1gh1P2=P0+ρ2gh2P1=P2p+ρ1gh1=P0+ρ2gh2可以求出M点的绝对压力：p=p0+ρ2gh2-ρ1gh1M点的表压力：pg=p–p0=ρ2gh2-ρ1gh1U型测压计P0更多的例题流体运动基本知识迹线与流线迹线：流体质点的运动轨迹。流线：在同一瞬间，位于某条线上每一个流体微团的速度矢量都与此线在该点的切线重合，则这条线称为流线u21uu2133u6545u46u流线流线的性质（1）流线彼此不能相交。（2）流线是一条光滑的曲线，不可能出现折点。（3）定常流动时流线形状不变，

6、非定常流动时流线形状发生变化流体运动基本知识流管流束流量流管：在流场内任意作一封闭曲线（不是流线），通过封闭曲线上所有各点作流线，所形成的一个封闭的管状曲面称为流管。流束：流管内部的流体称为流束。封闭曲线无限小时所形成的流管流体运动基本知识缓变流急变流缓变流：流线平行或接近平行的流动急变流：流线间相互不平行，有夹角的流动流体运动基本知识有效截面流量平均流速1.有效截面：处处与流线相垂直的流束的截面2.流量：单位时间内流经某一规定表面的流体量3.平均流速：流经有效截面的体积流量除以有效截面积而得到的商有效截面：流体运动基本知识湿周水力半径1.湿

7、周：在有效截面上，流体同固体边界接触部分的周长2.水力半径：有效截面积与湿周之比称为水力半径RABCDABC=2R=AB+BC+CD=ABC水力半径反应了管道或设备的几何因素对流动状况。当是直径等于4倍的水力半径。流体运动基本知识恒定流与非恒定流恒定流：流体中任一点的流速、压强等要素不随时间的变化的流动称恒定流。非恒定流：流体中任一点的流速、压强等要素随时间的变化的流动称恒定流。流体连续性方程：Q=A1v1=A2v2流体运动基本知识伯努利方程式物理意义：z-位置水头-压力水头-速度水头流体运动基本知识粘性总流的伯努利方程式物理意义：水

8、头损失流体运动基本知识流动阻力和水头损失1、沿程阻力和沿程水头阻力2、局部阻力和局部水头损失任意两流断面间的水头损失可表示作业:1、名词解释：压缩性、膨胀性、密度、