流体流动小结及习题

本章小结本章基本要求掌握物体的主要物性（如密度、粘度等）数据的求取及不同单位间的换算；了解流体流动中的连续性、稳定性，掌握流体流动类型的判断方法；掌握流体静力学方程式、连续性方程、机械能衡算方程式的内容及其应用；掌握流体在管路流动时流动阻力的计算；掌握管路中流体的压力、流速和流量的测定原理和方法；了解因此分析法的相关概念；掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特性参数、特性曲线及应用。（一）基本概念

1.密度和相对密度：ρ---【kgm-3】2.压强1atm=760mmHg=1.013×105Pa=1.013bar=1.033kgf/cm2=10.33mH2O1at=735.6mmHg=9.807×104Pa=0.9807bar=1kgf/cm2=10mH2O表压力=绝对压力-大气压力

真空度=大气压力-绝对压力3.流量、流速质量流量：qm【kgs-1,kgh-1】体积流量：qV【m3s-1,m3h-1】4.定常态流动与非定常态流动流体的流速及其它有关物理量仅随位置变化而不随时间改变。（steadyflow)流速等物理量既随位置也随时间而变化5.两种流量计测量原理6.粘度与动力粘度SI制：【N·s·m-2】1P=100cP（厘泊）=0.1Pa·s

SI制：【m2/s】1St=100cSt（厘沲）=10-4m2/sRe<2000层流Re>4000湍流Re=2000-4000过渡流雷诺数：7.流体流型8.牛顿粘性定律两流体间的剪应力与法向速度梯度成正比。牛顿粘性定律的另一说法是：

动量通量与速度梯度成正比。高度湍流：层流：9.流体类型

粘性流体（实际流体）：

理想流体：完全没有粘性即μ=0的流体。具有粘性的流体。

牛顿型流体：

符合牛顿粘性定律的流体。

非牛顿型流体：不服从牛顿粘性定律的流体。11.离心泵工作原理12.气缚及气蚀的产生原因、如何避免？10.因次分析法N=n-m（二）基本公式1.静力学方程及应用流体处于静止状态应用举例：U型压强计、液位计、液封p1-p2=(ρ0-ρ)gR湍流流动：3.流体流动连续性方程A1u11=A2u22=Au=常数2.圆管内流速分布层流流动（匀速）：4.柏努利方程及应用理想柏努利方程式：实际流体柏努利方程式：

直管阻力可用范宁公式计算：

局部阻力当量长度法：阻力系数法：

流体流动的总阻力可表示为：5.管内流动阻力:6.离心泵:（1）性能参数：流量qv扬程He’

轴功率P：有效功率Ne：

泵效率：（4）允许吸上真空高度：（2）特性曲线的共性（3）离心泵的安装高度【例1】：如图所示，M与N设备内均充满水，两设备之间设有U性管压差计，以水银为指示液，试说明：（1）1、2、3、4各点压力是否相等？（2）5、6、7、8各点压力是否相等？（3）9、10、11、12

各点压力是否相等？连续、静止、在同一水平面上的均质流体压强相等。【例2】：用一高位水箱向一常压容器供水，如图所示，管子为φ48×3.5mm钢管，系统阻力与管内水的流速关系为∑hf＝5.8u2/2。求水的流量，若流量需要增加20％，水箱要提高多少米？7m1.5m11

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7m1.5m11

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解:在1-1和2-2截面间列柏努利方程:流量增加20%,水槽提高H米,z1=7+H则:【例3】：如图所示一输水管路，在E、F两处各装一压力表，并在这两点间装一水银U型压差计。由高位槽A至E处的管长为30m；E至F管长为10m（均包括局部阻力的当量长度）。管内摩擦系数取0.026，其余数据见图示（水槽中水位恒定，水温20）问:(1)当阀门全开时，压力表PF度数为147kpa（表压），U型压差计的读数为R＝25mmHg，试求管路输水量（m3/h）及压力表PE读数。（2）当阀门关闭时，PE、PF两压力表读数及U型压差计的读数分别是多少？解:EF间,根据静力学方程:在E和F间列柏努利方程:要求阀门全关时,E和F的压力,需知道H的值,为此,在阀门全开时,在1-1截面与2-2截面(F点)列柏努利方程:当阀门全关时:例4，在半径为R=2m的圆筒形贮槽中，开始时加水至液面高H=5m，然后由位于槽底部半径为r=7.610-2m的排水管排水。若不考虑排水管压头损失，则：（1）经多长时间液面高度降为2m？（2）全部水排净共需多少时间？例4附图解:设t时刻水位为y,流速为ut,经过dt时间,水位降低dy,则质量衡算可得:水面处为1-1截面,出口处为2-2截面