热工与流体力学基础-第8章ppt课件.ppt

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1、第二篇流体力学8/29/2021流体力学是以理论分析与实践相结合的方法，研究流体平衡和运动的规律，并运用这些规律解决实际工程问题的学科。流体力学包括流体静力学和流体动力学两部分。流体静力学是研究流体在静止状态下的力学规律以及这些规律在工程上的应用；流体动力学则是研究流体的运动规律及应用。本篇主要讲述：流体的性质和流体静力学基础知识，一元流体动力学基础知识，流动阻力和能量损失以及管路计算。8/29/2021第八章流体性质和流体静力学基础8/29/2021学习导引本章主要内容分为两大部分：第一部分阐述了流体的力学定义及流体的基本特性，引入了流体连续性假定，分析了流体的主要力学性质，最后简单介绍了作

2、用于流体上的力；第二部分主要分析了流体处于静止状态时，其内部压力的分布规律及特性，进而推导出了流体静力学基本方程，并举例分析了流体静力学基本方程的工程应用。8/29/2021学习要求本章的重点是流体的主要力学性质和流体静力学基本方程，通过学习应达到以下要求：理解流体的概念和基本特性，了解流体连续性假定。掌握流体的主要力学性质，了解表面力和质量力的概念。理解流体静压力的基本概念和基本特性。掌握流体静力学基本方程，理解连通器与等压面的概念和特性，能熟练运用流体静力学基本方程对简单的实际工程问题进行分析和计算。8/29/2021本章难点流体的黏滞性概念比较抽象，较难理解。黏滞性表现出阻碍流体流动的趋

3、势，学习中结合流层间的速度分布图会有较为直观的理解。流体的表面张力特性较难理解。学习中结合日常生活及工程实际中的实例联系起来进行思考就会容易理解一些。熟练运用流体静力学基本方程对实际工程问题进行分析和计算需要一定的技巧，会有一定的难度，应结合例题与习题加强练习。8/29/2021第一节流体的主要力学性质一、流体及其基本特性1.什么是流体?——在任何微小剪切力的持续作用下，能够产生连续变形的物质称为流体。流体特性:流动性——具有极易变形的这种基本特性。流体包括气体和液体2.流体与固体3.液体与气体8/29/2021二、流体连续性假定认为流体是由彼此之间没有间隙的无数流体微团（又称为流体质点）所组

4、成，是一个内部没有间隙的连续体。它使得流体一切的力学性质都可以被看为变量的连续函数，因而在解决流体力学实际问题时，就能用连续函数这一有力的数学工具去分析和研究。8/29/2021三、流体的主要力学性质1.压缩性和膨胀性压缩性:当流体温度不变，压力变化时，流体体积发生变化，这种性质称为流体的压缩性。膨胀性:当流体压力不变时，流体体积随温度变化的性质称为流体的膨胀性。8/29/2021（1）液体的压缩性和膨胀性体积压缩系数：增加单位压力时，流体体积或密度的相对变化率，即：或体积膨胀系数：指在压力不变的条件下，温度每变化一个单位时，液体体积或密度的相对变化量，即：或实验表明，液体的体积压缩系数和体积

5、膨胀系数都很小，除特殊情况（如有压管路的水击、热水管路系统等）外，在大多数实际工程计算中都不予考虑。8/29/2021（2）气体的压缩性和膨胀性与液体不同，气体由于其分子运动的特点，在温度、压力变化时，体积变化较大,具有较大的压缩性和膨胀性。但是在许多工程实际问题中，只要气体速度远小于声速，密度变化不大，即≤20时，也可将气体作为不可压缩流体处理。如在空调系统的风道中流动的空气8/29/20212.黏滞性（1）黏滞性的概念黏滞性是指流体各流层间或质点间因相对运动而产生内摩擦力以抵抗其相对运动的性质，简称黏性。拖力和阻力是同时出现的大小相等、方向相反的一对力，且分别作用在相邻流体层的接触面上,

6、称内摩擦力，也称为黏滞力。8/29/2021（2）牛顿内摩擦定律流体的内摩擦力的大小与流体的物理性质有关，与流体层的接触面积和接触面法线方向的速度梯度成正比。或牛顿型流体:如空气和水等低分子流体非牛顿型流体:如油脂、牙膏、水泥浆、高分子化合物溶液等8/29/2021（3）流体的黏度及其影响因素动力黏度在数值上可看作是当速度梯度为1时，由于黏性引起的流体层间单位面积上的内摩擦力。流体的黏度越大，在相同的流动条件下，所产生的流动阻力也就越大。动力黏度的单位:lPa·s=10P=1000cPPa·s(SI制)；P（泊）或cP（厘泊）(cgs制)8/29/2021液体的黏度随温度升高而减小，而压力的影

7、响则可忽略；气体的黏度随温度升高而增大，当压力变化范围较大时，一般随压力增大而增大。当气体的压力变化不大时，一般情况下也可忽略其影响。运动黏度的单位:1st=100cstm2/s(SI制)；cm2/s，简写为st（stoket）(cgs制)动力黏度与密度的比值称为运动黏度，通常用符号来表示。(4)运动黏度8/29/2021例8-1所谓理想流体是指一种假想的无黏性流体，是一种流动时没有阻力的流