流体力学基础

1、会计学1流体力学基础流体力学基础（一）流体的惯性（1）惯性的定义：物体维持原来运动状态（包括静止）的特性叫流体的惯性。（2）惯性的度量：物体惯性的大小用其质量m大小来度量，质量大的物体惯性大。（3）流体的密度的定义: 对于均质流体，单位体积（V）的流体所具有的质量（m）叫流体的密度。 )/(3mkgVm)/(4 . 25 . 02 . 13mkgVm 低密度的流体（如空气）的惯性就小，低密度的流体（如空气）的惯性就小，达到相同的速度所需要的动力就小；高密度达到相同的速度所需要的动力就小；高密度的流体（如水）的惯性就大，达到相同的速的流体（如水）的惯性就大，达到相同的速度所需要的动力就大。度所需

2、要的动力就大。23/807. 9)/(smgggVmgmNVG为重力加速度 xu=0yu 实验证明：实验证明：流体在两界流体在两界面之间流动时，由于材料之面之间流动时，由于材料之间摩擦力的存在，使流体内间摩擦力的存在，使流体内部与流体和界面接触处的流部与流体和界面接触处的流动速度发生差别，产生一个动速度发生差别，产生一个渐变的速度场。当平板之间渐变的速度场。当平板之间的距离不是很大，速度不是的距离不是很大，速度不是很高时，平版间的速度分布很高时，平版间的速度分布是线性的。是线性的。可导可导 出出:流体层流体层间的内摩擦力（或切应力）间的内摩擦力（或切应力）与法向速度梯度成正比与法向速度梯度成正

3、比;同同流流体动力粘度体动力粘度成正比。成正比。xu=0yu为层与层接触的面积。总的摩擦力内摩擦力AATdydu方向速度的变化率为速度梯度，即ydydudydu/ 粘度粘度0温度温度气体气体液体液体)/(12NmdPd)(11TdTdRTp)/(18. 125273287101325)273(2873mkgtBRTp）（)(15. 1)25273(287980003mkgPPpddppp平均压力：0limhPghPphPghp0000处的压力离自由表面距离为圆柱受到的重力圆柱受到的重力（g为重力加速为重力加速度）度）h1h2gpzgpzgpzgpzgpzggpzgpzgzzgpghppzzgp

4、ghpp00221100220011200202100101)()(并移项后得：由第二式两边除以并移项后得：由第一式两边除以（常数）CgpzP1/gP2/g负的相对压力也叫真空度，用负的相对压力也叫真空度，用Pk表示，表示， Pk =P0-Pj=-Pa所以所以 Pj=P0- Pk 绝对压力等于绝对压力等于0时，容器内就处于完全真时，容器内就处于完全真空状态，真空度最大，最大值为空状态，真空度最大，最大值为101.325Kpa(在标准大气压下在标准大气压下);真空度最小值为真空度最小值为0。U型管压力计型管压力计当容器内是空气时，当容器内是空气时，Pa=hghgP0*U型管压差计型管压差计)(6

5、7.8633.13100)(33.13)(5 .133371 . 0807. 91360002akjaakkpPPpkppghP解：(3)过水断面过水断面过流断面定义：在过流断面定义：在总流（管）总流（管）上作出与流线上作出与流线正交的横断面叫过流断面。过流断面一般为正交的横断面叫过流断面。过流断面一般为曲面，只有均匀流的过流断面才是平面。曲面，只有均匀流的过流断面才是平面。过流断面的形状有圆形、矩形和梯形等。过流断面的形状有圆形、矩形和梯形等。smslQQskgvdQsmvdQvmmv/10/(1)/()/(333升）对不可压缩流体：质量流量：体积流量：22244/)/(dQdQvmsmQv

6、vvv圆型管道内的平均流速为过水断面的面积（其中： 单位时间内流体质点在流动方向单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离上所流经的距离,叫流体的流速。由叫流体的流速。由于管壁的粘性影响，断面上的速度于管壁的粘性影响，断面上的速度大小是不等的，层流状态断面上速大小是不等的，层流状态断面上速度分布呈现抛物线；湍流呈现指数度分布呈现抛物线；湍流呈现指数曲线。一般工程计算可取断面上的曲线。一般工程计算可取断面上的平均流速。平均流速。 )/(24. 182. 244. 0)/(83. 2)35273(287250000)/(44. 0)25. 0(49332skgQQmkgsmvQvmv体积流量：mQ

7、vvdvdvvdvdv2221112222111122221111沿截面是常量和由于A-v1v22211vvV1 1V2 2p1p2p1Fig 1 Venturi flowv1v2v1v1p1p2p1Fig 1 Venturi flowv1v2v1v1)/(40)2550(10)(44222112221122222112211smddvddvvdvdvvv)/(55. 1)7550( 3)7525(2)()(22232223113223113332211smddvddvvvvvvvCgZvp220222121PvPCgZvP对气体有：(气体密度很小气体密度很小,位能忽略不计位能忽略不计)静压静

8、压动压动压总压总压CZgvgP22HZgvgPZgvgP2222121122即：H叫总水头叫总水头,单位为单位为m。压力能压力能压力水头压力水头动能动能速度水头速度水头位能位能位置水头位置水头)/(04. 44)/(2 .572 . 12 . 098062)(2232222002smDvAvQsmppvpvpV空气解：解：21222222111122hgvgpZgvgpZ212222112122222111212222211121212222pvpvppvpgZvpgZghgvgpZgvgpZ对气体：，得：等式两边乘以得：空气smddVAAVV/5 . 4)105(18)(221221221用

9、连续性方程得：akpvvppgZvpvpgZppvpgZvpgz302151875115000353162)5 . 418(10001000001500081. 910006 . 32)(2222Z)0(222122212221212222121222221111利用能量方程得vLvLRevdvdRe粘性力惯性力dvdvRe/22000197210140.1025.009.01 .9993vdvdRe答：流动为层流。答：流动为层流。)(Re f)(22mgvdLhf)(22afpvdLPd为管壁粗糙峰的平均值=常用管道材料的常用管道材料的值值塑料管的塑料管的=0.001mm=0.001mm)(

10、7 .2281. 92)92. 9(75. 0200017. 02017. 0104 . 710007. 175. 092. 9/10007. 1200004. 0750/3 . 0/30. 0)/(92. 9)75. 0(14. 338. 4442266622mgvdLhvdRCdmmsmdQQvfevv查曲线得：查表取的接触面长度）为湿周（流体同固体壁为过流断面面积，其中：AAR 442dddRRddgvdLheeef422为当量直径其中drRdrrrARre242/222aRdaaaRae44442)(2)(244)(2)(2baabbabaRdbabaRbaeaab22256260/3

11、602102 . 1267. 08002. 0202. 00006. 0267/15. 0/15. 0107 . 1107 .15267. 010)/(107 .1520267. 02 . 04 . 02 . 04 . 022mNvdlpdmmvvdRsmcmbaabdefeeee查莫迪图得查表得涂锌钢管空气的运动黏度为）（当量直径（来流）为流过断面的平均流速构件类型有关过的局部为局部阻力系数，同流其中vgvhj22vA2/A1A2/AmgvhdRj062. 081. 9284. 215. 0215. 0902025. 005. 02210系数表得：查典型构件的局部阻力解： mhvf16. 081. 9284. 238.