流体力学基础ppt课件.ppt

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1、第一节概述第二节流体静力学第三节流体在管内的流动第四节流体的流动现象第五节流量测量*中国地质大学（北京）第一章流体力学基础要求掌握连续性方程和能量方程熟练使用柏努利方程和雷诺准数解决流体力学问题了解流体输送机械流体的特征：具有流动性。即抗剪和抗张的能力很小；无固定形状，随容器的形状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。流体:在剪应力作用下能产生连续变形的物体称为流体。如气体和液体。第一节概述流体流动示意图流体的输送：根据生产要求，往往要将流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任务，实现生产的连续化。

2、压强、流速和流量的测量：以便更好的掌握生产状况。为强化设备提供适宜的流动条件：为了降低传递阻力，减小设备尺寸，材料生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些操作有较大影响。流体的研究意义在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续介质。流体微团或流体质点：它的大小与容器或管道相比是微不足道的，但是比起分子自由程长度却要大得多，它包含足够多的分子，能够用统计平均的方法来求出宏观的参数（如压力、温度），从而使我们可以观察这些参数的变化情况。连续性的假设流体介质是由连续的质点组成的；质

3、点运动过程的连续性。流体的研究方法不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体。实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不可压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可压缩流体处理。可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化，则称为可压缩流体。流体的压缩性流体静力学研究流体在外力作用下达到平衡时各物理量的变化规律。作用在流体上的力有质量力和表面力。质量力：作用于流体每个质点上的力，与流体的质量成正比，如：重力和离心力。表面力：作用于流体质点表面的力，其大小与

4、表面积成正比，如：压力和剪力。第二节流体静力学单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为式中ρ——流体的密度，kg/m3；m——流体的质量，kg；v——流体的体积，m3。不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力p和温度T的函数，可用下式表示：1流体的物理特性1.1密度ρ（1-1）（1-2）液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略不计，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变化较大。式中p——气体的压力，kN/m2或kPa；T——气体的绝对温度，K；M——气体的摩尔质量，kg/kmol；R——通用

5、气体常数，8.314kJ/(kmol·K)。当压力不太高、温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算：（1-3）上式中的ρ0＝M/22.4kg/m3为标准状态（即T0=273K及p0=101.3kPa）下气体的密度。气体密度也可按下式计算在气体压力较高、温度较低时，气体的密度需要采用真实气体状态方程式计算。（1-4）气体混合物:当气体混合物的温度、压力接近理想气体时，仍可用式(1-3)计算气体的密度。气体混合物的组成通常以体积分率表示。对于理想气体，体积分率与摩尔分率、压力分率是相等的。式中：M１、M2、…Mn

6、——气体混合物各组分的摩尔质量；y1、y2、…yn——气体混合物各组分的摩尔分率。液体混合物:液体混合时，体积往往有所改变。若混合前后体积不变，则1kg混合液的体积等于各组分单独存在时的体积之和，则可由下式求出混合液体的密度ρm。式中α1、α2、…，αn——液体混合物中各组分的质量分率；ρ1、ρ2、…，ρn——液体混合物中各组分的密度，kg/m3；ρm——液体混合物的平均密度，kg/m3。单位质量流体的体积，称为流体的比容，用符号v表示，单位为m3/kg，则即流体的比容是密度的倒数。1.2比容v例1-1已知硫酸与水的密度分别

7、为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%(质量)的硫酸水溶液的密度。例1-2已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积%)。试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。解：首先将摄氏度换算成开尔文：100℃＝273+100=373K1)求干空气的平均分子量：Mm=M１y1+M2y2+…+Mnyn=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96气体的平均密度为：即垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强。习惯上称为压力。垂直作用于整个面上的

8、力称为总压力。在静止流体中，从各方向作用于某一点的压强大小均相等。压强的单位:帕斯卡,Pa,N/m2(法定单位);标准大气压,atm;某流体液柱高度;bar（巴）或kgF/cm2等。1.3压强1标准大气压(atm)=101300Pa=10330kgF/m2=1.033kgF/cm2(bar