流体力学详解

《流体力学详解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章流体力学与应用--内容提要--流体的基本概念  静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努利方程流体流动的现象流动阻力的计算、管路计算第一节概述第二节流体静力学第三节流体流动现象第四节质量、能量和动量衡算第五节管内流动阻力与能量损失第六节流体流动和静力学方程的应用工厂流体输送管道在化工厂，有很多输送流体的管道。它们排列整齐，还有编号。一般水管都涂成绿色，蒸汽管涂成红色，原料管涂成黄色等等。某新建的居民小区，居民用水拟采用建水塔方案为居民楼供水。问题一：要保证一楼、二楼和三楼都有水，就要维持楼底水管中有一定的水压（60000Pa表压），为了维持这个压

2、力，水塔应该建多高？问题二：若水塔高度确定了，需要选用什么类型的泵？问题三：保持楼底水压为60000Pa表压，那么一、二、三楼出水是均等的吗？应用流体流动规律实现流体输送，具体要解决如下几个主要工程问题：（1）流体在输送系统中压强的变化与测量；（2）输送管路与所需功率的计算；（3）流量测量；（4）输送设备的选型与操作；（5）根据流体流动规律减小输送能耗，强化化工设备中传热、传质过程等。第一节概述一.流体质点与连续介质模型流体气体液体把流体视为由无数个流体微团（或流体质点）所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。这就是连续介质模型。流体微团（或流体质点

3、）：宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；同时微观上足够大，它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质二.流体的特征1．易流动性当流体受到外部切向力作用时，易于变形而产生流动。2．可压缩性流体在外部温度和压力作用下，流体分子间的距离会发生一定的改变，表现为流体密度大小的变化。工程上：流体可压缩流体不可压缩流体密度为常数（1）质量力（体积力）与流体的质量成正比，质量力对于均质流体也称为体积力。如流体在重力场中所受到的重力和在离心力场所受到的离心力，都是质量力。（2）表面力表面力与作用的表面积成正比。单位面积上的表面力

4、称之为应力。①垂直于表面的力p，称为压力（法向力）。单位面积上所受的压力称为压强p。②平行于表面的力F，称为剪力（切力）。单位面积上所受的剪力称为应力τ。三、作用在流体上的力粘性及牛顿粘性定律当流体流动时，流体内部存在着内摩擦力，这种内摩擦力会阻碍流体的流动，流体的这种特性称为粘性。产生内摩擦力的根本原因是流体的粘性。牛顿粘性定律：为比例系数，即流体的粘度。即：若相邻的二层流体之间的接触面积为A，层间距离为，为使层间产生相对运动时必须加上相应的剪切力F。实验证明，所应加予的力F与层间接触面积A和相对速度差成正比，而与层间距离成反比，这一关系称为牛顿粘性定

5、律.粘度的单位:在c.g.s制中，的常用单位有泊（P），以及厘泊（cP），三者之间的换算关系如下：1Pas=10P=1000cP液体的粘度受压力的影响很小，但随温度的升高而显著及降低。气体的粘度则随温度的升高而增大，也随压力的提高而有所增大。理想流体和实际流体理想流体：指不具有粘度，因而流动时不产生摩擦阻力的流体．理想液体：不可压缩，受热不膨胀．理想气体：流动时没有摩擦阻力的气体．非牛顿型流体凡是剪应力与速度梯度不符合牛顿粘性定律的流体均称为非牛顿型流体。非牛顿型流体的剪应力与速度梯度成曲线关系，或者成不过原点的直线关系，如图1-11所示。第二节流体

6、静力学一.流体的性质二.流体静力学基本方程式三.流体静力学基本方程式的讨论四.流体静力学基本方程式的应用一.流体的性质1．流体的密度流体的密度—单位体积流体的质量。用表示，属于物性。获得方法：（1）查物性数据手册影响因素：流体种类、浓度、温度、压力（2）公式计算：液体混合物：气体：----------理想气体状态方程气体混合物：相对密度和比容相对密度：给定条件下某一物质的密度与另一参考物质的密度之比比容：单位质量物料所具有的体积．它是密度的倒数．若以水为参考物质，则即：值相当于以往使用的物理量“比重”这时d即单位：m3·kg-12．流体的压强及其表示方

7、法流体的压强—流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强。用p表示，工程上习惯称之为压力。（1）压力单位SI制中，N/m2=Pa，称为帕斯卡（2）压力大小的两种表征方法1atm(标准大气压)＝1.013×105Pa＝760mmHg＝10.33mH2O绝对压力表压1at(工程大气压）=1kgf/cm2=9.807104Pa=10mH2OBA表压当时大气压线绝对零压线绝对压力真空度绝对压力图为绝对压力、表压和真空度的关系A—测压点压力小于当时大气压力B—测压点压力大于当时大气压力表压＝绝对压力－当地大气压真空度＝当地大气压－绝对压力[例]在兰州

8、操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为80x103Pa。在天津操作时，若要求塔内