流体力学基础知识.ppt

流体力学的基础知识、流动性的介质、水、空气、蒸汽等。 这些液体和气体是流体的总称。 流体的基本特性是流动性。 在学习具体内容之前，需要有关流体的基本知识。 第一节流体的主要物理性质，第一，流体的惯性，密度和容积重量1 .惯性(1)定义：抵抗改变原始运动状态的特性。 或：保持原来的运动状态的特性。 (2)质量越大惯性越大。 2 .密度(1)定义：每单位体积的质量。 (2)式：其中/m3； m 、v m 3。 其中M微小体积v的流体质量； V包含此点的流体的体积。 3 .容积重量(1)定义：每单位体积的重量。 (2)式：非均质流体，其中N/m3、GN、vm3、4.和的关系：液体的和根据外界的压力和温度有一定的变化，但变化值不大，一般被视为固定值的气体的和根据温度、压力而大水从0上升到30，密度减少0.4%，温度低的情况下(1020)，每上升1密度减少0.15，温度高的情况下(90100)，密度每上升1，密度减少0.7。 压力每上升一个气压，水的密度就增加约1/10000。 因此，水的热膨胀型、压缩性小。 但是，在热水供给中，必须考虑水的膨胀体积。 常用：水=1000/m3(4)； 水=9800N/m3； 空气=1.2/m3(20)。 二、流体粘性，1 .定义：流体质点间或流层间由相对运动产生的内摩擦力抵抗相对运动的性质。 该内摩擦力称为粘性力。 2 .粘性系数：动力粘性系数(Pa.s )、运动粘性系数(m2/s )。 温度受流体、的影响比压力大。 3、温度和粘性粘性粘性是分子间的吸引力和分子不规则热运动引起的运动量交换的结果。 温度上升，分子间的吸引力下降，运动量增大，相反，温度下降，分子间的吸引力增大，运动量减少。 由于液体、分子间的吸引力是决定性的因素，因此液体的粘性在随着温度上升而减少的气体中，由于分子间热运动引起的运动量交换是决定性的因素，因此气体的粘性随着温度上升而增大。 三、流体的压缩性和膨胀性，1 .压缩性： t不变的话，p变大，v变小的性质。 2 .膨胀性： p不变，t越高v越大的性质。 3 .液体的压缩性和膨胀性小，气体明显，但通常被视为不能压缩流体的连续的理想流体。 (连续介质、无粘性流体、非压缩流体)、第二节流体静力学基础、流体虽然不受拉伸力、剪断力，但受到很大压力，容易流动。 适合管道输送，常用作制冷、供热的介质。 另一方面，流体静压及其基本方程式1 .流体静压：是由静止或相对静止的均质流体施加的力。 Or :作用于物体整个表面积的叫做流体静压，作用于单位面积的流体静压叫做流体静压。 假设水箱，任意截面，上部作用力为p，面积为a，a上的平均流体静压在a缩小a点时，比接近某个界限值，称为a点的流体静压：如果p为常数，则2 .流体静压的特性、流体静压、静压都是压力的一个尺度，前者有(1)如果该方向与作用面垂直，不指向作用面，则有与作用面平行的切线分力，流体失去静止状态。 (2)任意点处各方向的流体静压相等的情况任意点的流体静压的大小与作用面的方向无关，仅与该点的位置有关。 3 .流体静压的分布规律是，以与静止流体中的轴线垂直的圆柱体为隔离体，在水平方向上没有重力的前后左右各方向的水平力处于平衡状态，合力为0。 可以取斜圆柱。 外力在轴线方向上平衡。由于圆柱的端面是任意的，因此该公式是普遍的关系式。 其中，p0液面压力； p液体内部某点的压力容积重h的深度。 这表示静止液体中，压力随深度线性变化的规律。 所有点的压力都由p0和h两部分构成。 压力的大小与容器的形状无关。 液面下任意点的压力，规则：1 .深度相同，压力相同。 由于液面是水平面，所以由这些压力相同点构成的面是水平面，也就是说，水平面在任何地方压力都是相同的面。 所以，水平面是等压面。 不混合的2种液体的界面也是水平面，自由表面是由水深为0的各点构成的等压面。 2 .液面压力p0变化为p0，内部压力p变化为p0。 这就是水静压等效值传递的帕斯卡定律。 应用于水压机、液压传动、气阀、水力闸门等。 3 .重度不同，产生的压力不同。 在同一个容器中放入不同的液体，底面的压力各不相同。 注意：该法则是同种液体静止，在连续的条件下被挤出，因此只能适用于静止、同种、连续的液体。 二、流体静压的表现法，1 .相对压力是大气压从零点开始的压力。 这说明了所给的压力比周围的大气压大多少。 2 .绝对压力是从不存在气体的绝对真空零点开始的压力。 或者，来自绝对零点的压力(容器内的气体完全被排出时，该压力为绝对零)。 流体的压力。 p不能为负，与pa相比，可以大而小。 因此，p是正负的。 p为正时，称为正压(表压)。 p为负时，称为负压，其绝对值为真空度(真空计的读取值)。 p=PPA，3 .真空值流体中比某个大气压力低的部分。 py=pa-p4 .图p、p、py、pa的关系，绝对压力基准0，压力p，大气压力pa，相对压力基准0，a绝对压力pa，a相对压力pa，b，b真空度PB=-pBy，b绝对压力pb，pa，三，单PPS 2o。 四、静压力分布图的垂直面、折面、斜面。 第三节流体动力学的基础，第一、流体动力学的基本概念1 .动水压力流动液体中，垂直于流动方向测量的压力。 2 .稳定流：流体流动时，流速、压力、密度等不随时间变化。 非稳态流：流体流动后，流速、压力、密度等随时间变化。 3 .流线：有流体连续质点瞬间的流动方向线。 平滑曲线，不交叉，其疏密反映流速的大小。 跟踪：有流体质点在连续时间内的流动轨迹。 稳定的流动可以用痕迹线代替流线。 4 .元流：微单元面积上的各点为流线形成的微小流束。 总流：无数元流的合计。 5 .过流截面：垂直于流线的横截面。 流速：质点运动的速度。 流量：单位时间内通过过流截面的流体的体积。 6 .湿周：过流截面和边界相接的长度。 水力半径：过流截面与湿周之比。 7 .压力的流动：充满流体流动的空间，在压力的作用下流动和流动。 特征：没有自由表面，墙面有压力。 无压流：具有与空气接触的自由表面，只靠自我重力的作用流动的流。 特征：部分周边部不与固面接触，自由面上的压力等于大气压。 二、稳定流的连续方程式，即质量守恒方程式：常数、三、稳定流能量方程式、伯努利方程式：适用条件：不能压缩稳定流，过流截面必须是均一流或渐变流，没有惯性力的作用，流量不变等。 第四节水流阻力和水头损失，一、水头损失的形式1 .水头损失产生的原因：流体流动时，为了克服流动阻力，一部分机械能不能逆转，转化为热能散失造成的损失。 2 .沿路损耗hf :由固态边界块引起。 3 .局部损失hj :受局部故障的影响，流动状态急剧变化，形成旋涡产生损失。4 .水头损失hw :二，流态，1 .层流：层流层间不混合，流线平行。 2 .湍流：各质点间混杂得很强，运动轨迹极不规则。 3 .雷诺实验：明确了沿途损失和流动的关系。 判别： ReRek=2300 (圆管)是层流。 非圆管，Rek=500。 三、水头损失，1 .沿路损失hf:hf=f(v、Re、d、l、粗糙度、