第3章环境工程原理流体流动ppt课件.ppt

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1、第二章　流体流动《环境工程原理》仲恺农业技术学院环境科学与工程系环1第三章流体流动本章主要内容补充内容　流体力学基本概念流体静力学第一节　管流系统的衡算方程第二节　流体流动的内摩擦力第三节　边界层理论第四节　流体流动的阻力损失第五节　管路计算第六节　流体测量2流体力学基本概念一．流体的定义和分类1．定　　义气体（含蒸汽）和液体统称流体。2．分　　类（1）按状态分为气体、液体和超临界流体。（2）按可压缩性可分为不可压缩流体和可压缩流体。（3）依是否可忽略分子间作用力分为理想流体和黏性（实际）流体。（4）按流变特性（剪力与速度梯度之间关系）分牛顿型和

2、非牛顿型流体。3流体力学基本概念二、流体特征1．流动性，即抗剪抗张的能力很小；2．无固定形状，易变形（随容器形状），气体能充满整个密闭容器空间；3．流动时产生内摩擦，从而构成了流体流动内部结构的复杂性。三．作用在流体上的力外界作用于流体的力有两种，即质量力和表面力。4流体力学基本概念三、连续性假设在环境工程原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常将流体视为由无数质点组成的连续介质。实际流体的不连续性各质点的能量在时间和空间上的分布是不一样的。连续性假设假定流体是有大量质点组成、彼此间没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及运动参数在

3、空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。5流体力学基本概念四、流体的可压缩性与不可压缩流体流体的可压缩性流体都是可压缩的不论是液体还是气体都是可压缩的。可压缩性的表示方法在一定温度下，外力每增加一个单位时，流体体积相对缩小的量称为体积压缩系数，可用来表示流体的可压缩性。6流体力学基本概念体积压缩系数的表达式式中b－－体积压缩系数；u－－单位质量的体积，m3/kg。不可压缩流体流体可压缩是绝对的，不可压缩是相对，当b很小时可视为不可压缩，通常认为气体可压缩，而液体不可压缩。7流体力学基本概念五、流动体系的分类1.定态与非定态流动流动

4、的流体各质点的有关物理参数（如流速、密度、压强）均为空间坐标（x,y,z）和时间q的函数，如流速可写成u＝f(x,y,z,q)当流体在空间各个位置的有关物理参数（如流速、密度、压强）仅随空间位置改变而变化，而不随时间变化时，即称为定态流动（常态流动或稳定流动），有部分或全部参数随时间而改变，称为非定态流动（非常态流动或非稳定流动）。8流体力学基本概念9流体力学基本概念2.一维与多维流动流动流体的各物理量只依赖于一个曲线坐标，则称为一维流动，依赖于两个曲线坐标，称为二维流动，依赖三个曲线坐标的，称为三维流动。3.绕流与封闭管道内的流动绕　　流是指流

5、体绕过一个浸没的物体流动，故也称为外部流动。封闭管道内流动是指流体在封闭的管道内的流动，是工业液体输送的一种主要方式。10流体静力学一、静止流体的压力特性1.　概　念压　　强流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，习惯上称为流体压力。单位：N/m2＝Pa，1标准大气压=101325Pa。总压力作用于整个面积上的力，称为总压力。11流体静力学三种压力表示形式绝对压力对绝对真空为基准测得的压力，称为绝对压力。表　压以外界大气压为基准得的压力，称为表压。工程上用压力表测得的流体压力，就是流体的表压，即压力表在大气中的开口压力为零。表压＝绝对压力

6、－大气压力12流体静力学真空压把表压为负值改为正值后称为真空压，又称真空度。真空压＝大气压力－绝对压力注意事项大气压是随温度、湿度和海拔高度而变化；在使用时应注明压力的种类，以免混淆。熟悉压力的各种计量单位与基准及换算关系，对以后的学习和实际工程计算是十分重要的。13流体静力学气体的国际标准和国标标准状态T0＝273.15K，p0＝101.325kPa，V0=22.41383m3/kmol。压强的重要特性流体压力处处与它的作用面垂直，并且总是指向流体的作用面；流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关。14流体静力学7.　三种压力的关

7、系图15流体静力学二、流体静力学方程推导过程使用条件物理意义工程应用1.推导过程从静止液体中任意划出一垂直液柱，如下图所示。横截面积为A，液体密度为r，液柱的上下底面到容器底的垂直距离分别z1和z2，p1与p2表示高度为z1和z2处的压力。垂直作用于液柱上的力有三个：上面的下压力为：p1A；下面的上压力为：p2A；液柱的重力为：rgA(z1－z2)。16流体静力学17流体静力学由于液体静止，三个力之和为零，即p2A－p1A－rgA(z1－z2)＝0＝＞p2＝p1＋rg(z1－z2)　　　　（1-9）如果将液柱的上底面取齐液面，设液面上方的压力为p

8、0，液柱的下底面压力为p，液柱的高度为h，则上式可改写为：p＝p0＋rgh（1-10）式（1-9）和（1-10）称为静力学基本方程。18