第1章流体力学基本知识ppt课件.ppt

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1、第一章流体力学基本知识第一节流体的主要物理性质第二节流体静压强及其分布规律第三节流体运动的基本知识第四节流动阻力和水头损失第五节孔口、管嘴出流及两相流体简介第一节流体的主要物理性质一、密度和容重密度：对于均质流体，单位体积的质量称为流体的密度。容重：对于均质流体，单位体积的重量称为流体的容重。二、流体的黏滞性粘滞性：相邻流层An、An+1之间u不同，必然存在有相对运动，导致摩擦力的产生，流体内部之间的摩擦力称内摩擦力，称粘滞力。流体在粘滞力作用下，具有抵抗流体的相对运动的能力，称粘滞性。影响流体黏滞性的因素压力的变化对流体的动力粘度μ的影

2、响很小，温度对μ的影响很显著：〈1〉温度升高，液体的粘度减小（因为T上升，液体的内聚力变小，分子间吸引力减小；）〈2〉温度升高，气体的粘度增大(气体的内聚力很小，它的粘滞性主要是分子间动量交换的结果。当T上升，作相对运动的相邻流层间的分子的动量交换加剧，使得气体的粘度增大。)三、流体的压缩性和热胀性压缩性：流体压强增大体积缩小的性质。不可压缩流体：压缩性可以忽略不计的流体。可压缩流体：压缩性不可以不计的流体。热胀性：流体温度升高体积膨胀的性质。液体的热胀性很小，在计算中可不考虑（热水循环系统除外）；气体的热胀性不能忽略。建筑设备工程中的水

3、、气流体，可以认为是易于流动、具有粘滞性、不可压缩的流体。第二节流体静压强及其分布规律流体静止是运动中的一种特殊状态。由于流体静止时不显示其黏滞性，不存在切向应力，同时认为流体也不能承受拉力，不存在由于粘滞性所产生运动的力学性质。因此，流体静力学的中心问题是研究流体静压强的分布规律。一、流体静压强及其特性表面压强为：p=△p/△ω(1-6)点压强为：limp=dp/dω(Pa)点压强就是静压强（1）流体静压强的方向必定沿着作用面的内法线方向。（2）任意点的流体静压强只有一个值，它不因作用面方位的改变而改变。流体静压强的两个特征：二、流体静

4、压强的分布规律在静止液体中任取一点A点在自由表面下的水深h，自由表面压强为p0。设A点的静水压强为p,通过A点取底面积为，高为h，上表面与自由面相重合的铅直小圆柱体，研究其轴向力的平衡，此时作用下轴向的外力有：上表面压力P0=p0，方向铅直向下（图中未绘出）；柱体侧面积的静水压力，方向与轴向垂直（图中未绘出），在轴向投影为零。此铅直圆柱体处于静止状态，故其轴向力平衡为：化简后得：p=p0+γh(1-8)式中p——静止液体中任意点的压强，kN/m2或kPa；p0——表面压强，kN/m2或kPa；γ——液体的容重，kN/m3；h——所研究点在

5、自由表面下的深度，m。上式是静水压强基本方程式，又称为静水力学基本方程式。式中γ和p0都是常数。方程表示静水压强与水深成正比的直线分布规律。方程式还表明，作用于液面上的表面压强p0是等值地传递到静止液体中每一点上。方程也适用于静止气体压强的计算，只是式中的气体容重很小，因此，在高差h不大的情况下，可忽略项，则p=p0。例如研究气体作用在锅炉壁上的静压强时，可以认为气体空间各点的静压强相等。等压面：流体中压强相等的各点所组成的面为等压面。压强的度量基准：（1）绝对压强：是以完全真空为零点计算的压强，用PA表示。（2）相对压强：是以大气压强为

6、零点计算的压强，用P表示。相对压强与绝对压强的关系为：P=PA-Pa(1-9)第三节流体运动的基本知识（一）压力流与无压流1.压力流：流体在压差作用下流动时，流体整个周围都和固体壁相接触，没有自由表面。2.无压流：液体在重力作用下流动时，液体的部分周界与固体壁相接触，部分周界与气体接触，形成自由表面。一、流体运动的基本概念（三）流线与迹线1.流线：流体运动时，在流速场中画出某时刻的这样的一条空间曲线，它上面所有流体质点在该时刻的流速矢量都与这条曲线相切，这条曲线就称为该时刻的一条流线。2.迹线：流体运动时，流体中某一个质点在连续时间内的运

7、动轨迹称为迹线。流线与迹线是两个完全不同的概念。非恒定流时流线与迹线不相重合，在恒定流时流线与迹线相重合。（二）恒定流与非恒定流1.恒定流：流体运动时，流体中任一位置的压强，流速等运动要素不随时间变化的流动称为恒定流动。2.非恒定流：流体运动时，流体中任一位置的运动要素如压强、流速等随时间变化而变动的流动称为非恒定流。自然界中都是非恒定流，工程中可以取为恒定流。（四）均匀流与非均匀流1.均匀流：流体运动时，流线是平行直线的流动称为均匀流。如等截面长直管中的流动。2.非均匀流：流体运动时，流线不是平行直线的流动称为非均匀流。如流体在收缩管、

8、扩大管或弯管中流动等。它又可分为：（1）渐变流：流体运动中流线接近于平行线的流动称为渐变流。（2）急变流：流体运动中流线不能视为平行直线的流动称为急变流。（五）元流、总流、过流断面、流量与断面