流体流动的基本方程36083.ppt

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1、1.2流体流动的基本方程主要研究流体在管路中的流动，遵循着三大守恒定律讲讲不讲2、表达式及单位（1）体积流量：qv=V/(m3/s)（2）质量流量：qm=m/=ρV/=qVρ.(kg/s)（3）流速：u=qv/A(m/s)（4）质量流速：G=qm/A=qv/A=u(kg/㎡s)1、定义体积流量qv：单位时间流过管路任一截面的流体体积。质量流量qm：单位时间流过管路任一截面的流体质量。流速u：体积流量除以管截面积所得之商。（平均流速）质量流速G：质量流量除以管截面积所得之商。1.2.1、流量与流速在管内同一横截面上流体的流速是不同

2、的3.管路直径的初步确定流量取决于生产需要，合理的流速应根据经济衡算确定。一般液体流速为0.5~3m/s，气体流速为10~30m/s牛顿粘性定律发表在1687年气体内摩擦力产生的原因还可以从动量传递角度加以理解:液体的内摩擦力则是由分子间的吸引力所产生。流体内部存在内摩擦力或粘滞力单位面积上的的内摩擦力，N/m2动力黏度简称黏度1.2.1、黏性和黏度物理意义：衡量流体黏性大小的一个物理量单位：获取方法：属物性之一，由实验测定、查有关手册或资料、用经验公式计算。影响因素：黏度：非牛顿型流体：如人身上的血液、淋巴液、囊液等多种体液以及像细胞

3、质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。如聚乙烯，聚丙烯酰氨，聚氯乙烯，尼龙6，PVS，涤纶，橡胶溶液，各种工程塑料，化纤的熔体等。----体系粘度随剪切速率的增加而降低。流动形式表现为剪切稀化现象.---体系粘度随剪切速率的增加而增大。----受到外力作用时并不立即流动而要待外力增大,到某一程度时才开始流动不符合牛顿粘性定律的流体，如绝大多数高分子量的牛顿型流体：符合牛顿粘性定律的流体1.2.3稳定流动与不稳定流动稳定流动：同一位置处与流体流动有关的物理量，如速度、压力、密度等不随时间而变化。不稳定流动：同一位置处与流体流动有关的物理量随时

4、间而变化。1.2.4物料衡算—连续性方程对于稳定过程：输入=输出或输入速率=输出速率对于圆形管路，有：若流体不可压缩，=常数，则有以上称为一维稳定流动的连续性方程流体在管内的流速与管径的平方成反比1.2.5总能量衡算(以质量为m千克的流体为基准)〈1〉内能mU[mU]=kgJ/kg=J〈2〉位能mgz[mgz]=kg(m/s2)m=J〈3〉动能mu2/2[mu2/2]=kg(m/s)2=J〈4〉压力能〈5〉热mqe[mqe]=kgJ/kg=J规定流体吸热为正，放热为负。〈6〉功mhe[mhe]=kgJ/kg=J规定流体接受外功为正，向外

5、界作功为负。〈4〉压力能pVJ总能量衡算上式除以m,并令V/m=v（比容），则有从1-1截面输入的能量+流体所获得的能量=从2-2截面输出的能量式中各项单位为：J/kg1.2.6机械能衡算—柏努利方程假设：〈1〉流体是不可压缩的即将总能量衡算式简化为机械能衡算式：〈2〉无热交换，即qe=0〈3〉流体温度不变，则U1=U2〈4〉流体克服流动阻力而消耗的机械能为hf对于理想流体(hf=0)，且无外功(he=0)，加入，则有——柏努利方程讨论：（3）对于无外功加入的静止流体，he=0,u=0,hf=0,则有（1）伯努利方程适用于不可压缩的理想流

6、体、稳定流动。（2）输送设备所作功（4）伯努利方程的其它形式单位为:m（J/N）表示单位重量流体具有的能量单位为:Pa(J/m3)表示单位体积流体具有的能量单位为:J/kg表示单位质量流体具有的能量（5）对可压缩流体，即：柏努利方程仍适用，但应采用平均密度密度ρ取平均值（6）对非定态、非稳态流动体系的任一瞬间，柏努利方程仍成立位能动能静压能外功能量损失实际液体------上游截面处的机械能大于下游截面处的机械能机械能衡算式的使用原则及注意问题确定上、下游截面1-1面与2-2面。流体的截面应选择在含有较多已知量处，并能反映出所需求解的物理量

7、；截面应选择在流速分布均匀处，不能选择在喷头处（喷头处流体是分散的、不连续的）。两截面之间的流体必须是连续不间断的，截面应与流动方向垂直。基准水平面可以任意选取，一般取基准水平面通过两截面中的某一截面。若所选截面与基准水平面不呈平行，则Z值可取为该截面中心点至基准水平面的垂直距离。注意使用一致的单位（特别是两截面上要统一压力和高度的单位，要统一使用表压或绝对压力等）应用Bernoulli方程式解题的步骤1、画出研究体系的流程示意简图，在图中选出上下游截面以确定机械能衡算范围；确定基准水平面并标注流体流动方向。2、将已知的及求解的物理量转化

8、为直接表示流体性质的物理量。如：A、qm、qv→u；A→d；表压→绝对压力，有效功率Pe→qm、he或qv、ρ、he3、列出上下游截面处各已知、未知物理量的数值，对两截面之间的各参数进行确定。