流体力学基本知识.ppt

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1、内容主要包括建筑设备基本知识、给水、排水、消防、采暖、燃气、通风与空气调节、供配电、照明、安全用电与防雷、建筑弱电系统第一章流体力学基本知识了解流体力学的主要内容；掌握流体的主要物理性质；掌握流体静压强的分布规律和压强表示方式；掌握流体运动的基本规律和流体能量损失。1.1流体的主要物理性质1.1.1流体的密度和容重单位体积的流体所具有的质量称为密度，用ρ表示(kg／m3)。单位体积流体的重量(力)称为容重。用γ表示(N／m3)。由牛顿第二定律G=mg，可知流体的容重和密度有如下的关系γ=ρg1.1.2流体的压缩

2、性和热膨胀性当流体所受压力增大时，其体积缩小，密度增大，这种性质称为流体的压缩性。流体压缩性的大小，一般用压缩系数β来表示。流体因温度升高使原有的体积增大，密度减小的性质称为流体的热膨胀性。热膨胀性的大小用热膨胀系数α来表示。在建筑设备工程中，除水击和热水循环系统外，一般计算均不考虑液体的压缩性和热膨胀性。图示为一采暖系统，水温升高后引起体积膨胀，为防止管道及散热器片涨裂设置上部水箱，已知系统内的水的总体积V=8m3，加热前后温差为△t=50℃，水的膨胀系数α=0.005，求膨胀水箱的最小容积。1.1.3黏性流

3、体的黏性是在流动中呈现出来的。当相邻的流体层有相对移动时，各层之间因具有黏性而产生摩擦力。摩擦力使流体摩擦而生热，流体的机械能部分地转化为热能而损失掉。所以，运动流体的机械能总是沿程减少的。通常用动力黏性系数μ表示流体黏性的大小，它决定于流体的种类和温度，通常也称为黏度或动力黏度。流体黏性除用动力黏性系数μ表示外，还常运动黏性系数或运动黏度υ表示，单位m2／s。1.1.4表面张力液体表面，包括液体与他种流体或固体的接触表面，存在着一种力图使液体表面积收缩为最小的力，称为表面张力。1.1.5作用于流体上的力作用于

4、流体上的力包括质量力和表面力两大类1．质量力质量力是指作用在流体每个质点上的力，其大小与流体的质量成正比。常见的质量力有重力和各种惯性力(如直线加速运动时的直线惯性力和圆周运动时的离心力等)。2．表面力表面力是指作用在流体表面上的力，其大小与受力表面的面积成正比。它包括有表面切向力(摩擦力)和法向力(压力)。1.2流体静压强的基本概念1.2.1流体静压强及其特性流体静压强具有两个重要特性：1.流体静压强永远垂直于作用面，并指向该作用面的内法线方向。2.静止流体中任一点的静压强只有一个值，与作用面的方向无关，即任

5、意点处各方向的静压强均相等。1.2.2流体静压强的分布规律PB=Po+γh1.2.3压强的度量和单位流体静压强有两种表示方法。1.绝对压强以绝对真空为零算起的压强，用P表示。绝对压强永远是正值2.相对压强以当地大气压强Pa为零算起的压强，一般的压力表测量出的压强即为此压强，用p表示。相对压强可以是正值，也可以是负值。当某点的绝对压强高于大气压强时，相对压强值为正，相对压强的正值称为正压(即压力表读数)；某点的绝对压强低于大气压强时，相对压强值为负，相对压强的负值称为负压。相对压强与绝对压强之间的关系用下式表示p

6、=P-Pa相对压强为负值时，流体处于低压状态，通常用真空度(或真空压强)来度量流体的真空程度。用pk表示，即pk=Pa-P=-p真空度实际上等于负的相对压强的绝对值，有时也称为“负压”。某点的真空度愈大，说明它的绝对压强越小。真空度达到最大值时，绝对压强为零，处于完全真空状态；真空度的最小值为零,即绝对压强等于当地大气压强。真空度在0～98KN/m2的范围内变动。1.2.4压强的测量⒈液柱测压计⒉压力表和真空表封闭水箱如图示，已知自由面压强Po=130000Pa，箱外当地大气压强Pa=101325Pa，求A点的

7、绝对压强和相对压强如图所示封闭水箱中，水深h=l.5m的A点上安装一压力表，其中心距A点Z=0.5m，压力表读数为4.9kN／m2，求水面相对压强P0=?【解】：根据公式：P0+γ(h-Z)=P表则：P0=4.9-9.8×(1.5-0.5)=-4.9kPa。答：水面相对压强P0为-4.9kPa。1.3流体运动基本规律1.3.1基本概念1.恒定流动和非恒定流动2.压力流和无压流、射流压力流是流体在压差作用下流动时，流体整个周围都和固体壁面相接触，没有自由表面。无压流是液体在重力作用下流动时，液体的部分周界与固体壁

8、面相接触，部分周界与气体相接触，形成自由表面。射流指流体的整个周界都包围在液体或气体之中。3.流线和迹线它上面所有流体质点在该时刻的流速矢量都与这条曲线相切，这条曲线就称为该时刻的一条流线。流体中某一个质点在连续时间内的运动轨迹称为迹线，它反映了流场中某一特定质点在不同时刻的运动轨迹。4.均匀流和非均匀流均匀流是流体运动时流线是平行直线的流动。非均匀流是流体运动时流线不是平行直线的流动