流体力学基础知识课件.ppt

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1、第一章流体运动的基本规律一、流体的主要物理性质1.质量•密度流体和其它物质一样，具有质量。流体单位体积内所具有的质量称密度，以ρ表示。密度的单位为kg/m3。流体的密度随温度和压强的变化而变化。重量•重度流体单位体积内所具有的重量称重度或容重或比重，以γ表示。容重的单位为N/m3。由运动规律知，G=mg，g为重力加速度因此，可得或2.粘性流体在运动时，具有抵抗剪切变形能力的性质，称粘性。由实验得知，流体在管道中流动，管道断面的流速分布如图1.1所示，流层间的切力（内摩擦力）F的大小与流体的粘性有关，并与速度梯度和接触面积S成正比，而与接触面积上的压力无关，即单位面积上的切力，即切应力τ为

2、式中μ称动力粘度，单位为Pa•s。流体的粘度是粘性的度量，它的值愈大，粘性的作用愈大。μ的数值随流体的种类而不同，且随流体的压强和温度而发生变化。它随压强的变化不大，一般可忽略；但随温度的改变而变化较大。对于液体来说，随着温度升高，粘度值则减少；对于气体来说则反之。工程上常用运动粘度ν来表示粘度，单位为m2/s，简称斯。如：3.压缩性和膨胀性当作用在流体上的压强增大时，体积减少；压强减少时，体积增大的性质称流体的压缩性。当流体所受的温度升高时，体积膨胀；温度降低，体积收缩的性质称流体的膨胀性。一般情况下，水的压缩性和膨胀性都是很小的，可忽略不计，称为不可压缩液体。气体具有显著的压缩性和膨

3、胀性理想气体等温过程等压过程绝热过程多变过程实际气体⑴速度较低时，密度可视为常数——称为不可压缩气体⑵流速较高（接近或超过音速），密度不能视为常数——称为可压缩气体二、流体静压强1.静压强基本方程式同一点上各个方向的静压强大小均相等物理意义是：在静止流体中任一点的单位位能与单位压能之和，亦即单位势能为常数。12p0Z2Z1Z0h2h100恒定总流能量方程2.压强单位标准大气压工程大气压水工程中：0.1Mpa≈9.807×104Pa=1.0kgf/cm2=10mH2O(米水柱)国际单位1Pa=1N/m2MPakPa工程单位kgf/cm2液柱高度mH20mmHg3.静压强表示方法绝对压强相对

4、压强真空压强三、流体运动的基本知识1.流体运动分类⑴压力流无压流射流按照流体运动的边界条件分类⑵流线与迹线自由射流淹没射流⑶恒定流与非恒定流⑷均匀流与非均匀流⑸流管与总流2.流体运动的参数⑴压力压强静压强动压强大小应为动压力与切应力的合力。⑵体积流量⑶平均流速3.恒定流的连续性方程⑴质量流量的连续性方程⑵重量流量的连续性方程⑶体积流量的连续性方程对于不可压缩流体4.恒定总流能量方程⑴理想流体的能量方程静止流体能量方程⑵实际液体恒定总流的能量方程⑶实际气体恒定总流的能量方程静压动压全压水力坡度四、流动阻力和水头损失1.流动的两种形态—层流和紊流雷诺数2.沿程水头损失3.局部水头损失4.沿程

5、阻力系数λ的确定1）层流区2）过渡区3）紊流区谢维列夫公式曼宁公式海澄-威廉公式例1.3五、孔口、管嘴出流及气体射流1.孔口出流列能量方程：令(作用水头)收缩系数：0.060.970.640.622.管嘴出流列能量方程：0.50.820.82同样条件下，管嘴出流比孔口出流的过水能力大。管嘴形式圆锥收缩形—水枪喷嘴圆锥扩张形—送风口流线形—流量计3.气体射流