工程流体力学讲稿.doc

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1、中石化川气东送培训教材《工程流体力学基础》西南石油大学石油工程学院陈小榆（编写）2007.11第一章流体运动学与动力学基础一、连续方程（1）二.理想不可压缩流体运动方程（伯努利方程）1、（2）适用条件：理想、不可压缩、绝对流动、恒定、同一条流线2、伯努利方程的意义几何意义——总水头不变物理意义——机械能守恒（总比能不变）——比位能——比压能——比动能——总比能3、应用举例[例1]毕托管测速原理对测速点与驻点写伯努利方程（测速点与驻点间粘性影响可忽略）总压静压动压若动压较小可用微压差计若动压较大可用水银压差计三、实际不可压缩恒定总流的伯努

2、利方程1、（3）上式而为实际总流的伯努利方程，适用条件是：恒定、不可压缩、质量力为重力、缓变流断面。2.总流伯努利方程的应用步骤与注意事项：选计算断面（应为缓变流断面）、计算点→选基准面→计算压力水头（应为流动介质的密度，一般用表压）→动能修正系数可取1。（1）节流式流量计通过减小管道过流断面面积，造成流体动能和压能的互相转换，并根据所测出的压强差来确定流量。对1、2断面列伯努利方程（暂不计水头损失）又由连续方程有对于水银压差计有亦即于是考虑粘性影响引进流量系数，则实际流量为四、泵对液流能量的增加一、泵的扬程泵对单位重量液体所增加的机械

3、能叫做泵的扬程。对泵上游、下游各取一断面，根据伯努利方程可得若泵入口装有真空表，读数为，泵出口装有压力表，读数为，则自来水厂水泵扬程主要是克服位差及水头损失，泥浆泵主要为克服水头损失二、泵的功率输入功率（）轴功率第二章流体阻力和水头损失一、.层流与紊流、流态的判别1、层流2、紊流3、判别流态的标准临界雷诺数当﹤2000时为层流当＞2000时为紊流二、流动阻力与水头损失分类在流动过程中单位重量流体克液流动阻力所消耗的机械能称为水头损失以表示。根据阻力的性质1、沿程水头损失（产生于均匀流中的水头损失）上式称为沿程损失计算的达西公式。为沿程损

4、失系数：2局部水头损失（急变流处产生的水头损失）局部损失产生原因（1）流动结构调整（流速大小、方向、变化）造成质点间以及质点与壁面间的碰撞和摩擦的加剧；（2）涡漩区的出现（产生涡旋区的条件逆压摩擦）（3）二次流的出现2.局部损失的计算通式（1）式中ζ为局部损失系数。三、水击现象（主要作用力：弹性力、惯性力）1、水击——由于外界因素使压力管路中液体流速、压强发生急剧变化的现象。水击波的波相2.最大水击压力值直接水击——最早在管路入口处产生减压波还未传回到阀门处阀门已全关闭，此时将产生最大水击压力，称为直接水击。条件：阀门关闭时间水击波波相

5、。间接水击——产生的水击。条件：阀门关闭时间水击波波相。第三章压力管路的水力计算分类水力计算基本公式（1）式中作用水头（2）水头损失对于长管（3）1.串联管路水力特征：（1）节点处流量平衡（2）作用水头等于沿程损失之和对于第一类（求起点压头）问题步骤：由特征（1）确定各段管流量2.并联管路水力特征：（1）节点处流量平衡（2）水头损失相等主要问题是分配流量，确定水头损失：第四章一元气体动力学基础一、声速C声速是微弱扰动在具有弹性的介质中的传播速度。理论上，在不可压缩流体中微弱扰动的传播速度是无限大的。但在实际流体中，由于流体具有弹性，就不

6、能在一瞬间内某一扰动传遍整个流场。现在我们按沿等截面管推进的无限微弱平面压缩波来计算声速。这种波可以这样来形成：例如，将等直管的左端放一活塞，且以速度u向右轻微推动dt时间，如图2-5a。此时活塞先压缩与活塞面直接接触的那一层流体，这一层流体又压缩邻层，邻层再下传，在直管中这样一直传播下去，使形成一道微弱的压缩波，即直管中出现一道向前推进的A—A波面。该波面是已被扰动和未扰动区域的分界面，称为波头。波头是以声速C向前推进的，在波头A—A以右的气体是静止的。在dt时间内被波头所扫过的未扰动的气体质量是dm。式中C——声速；ρ——未经扰动的

7、气体密度；A——直管的截面积。记波头以左的气体密度为，压强为p+dp，在dt时间内扰动区内增添的气体质量为dm式中u为扰动区中流体微团的运动速度（即活塞运动速度）。根据流动的连续性，扫过的流体质量和扰动区内增添的流体质量相等，故（a）现围绕波头前后写动量方程。为使分析问题方便起见，设想观察者站在波头上并以速度C与波一起运动，则此对观察到的现象是波头不动，而原来静止的气体现以速度C流向波头，波头后的流体速度为，见图2-5（b）。由动量方程式有因则（b）将（a）式代入（b）得（c）因为无穷小量，与1相比较可略而不计，则不难看出，代表气体的可

8、压缩性，其值愈大则气体愈不易压缩，反之，其值愈小表明流体愈易压缩。因此声速的大小表征着介质可压缩的难易程度。理论上，在绝对刚体介质中微弱扰动的传播速度为无穷大。气体受扰动而产生的变化是既快又微小的，因此可以