第一章-流体流动学习要点

第一章流体流动（FluidFlow）学习要点教学内容1.1流体的性质（Physicalpropertyoffluid）1.2流体静力学（Fluidstatics）1.3流体动力学（Fluiddynamics)1.4流体流动现象（Fluid-flowphenomena）1.5流体流动阻力（Fluid-flowresistance）1.6管路计算（Calculationforpipeline）1.7流量测量（Measurementofflowrate）教学要求（1）重点掌握流体静力学方程、连续性方程、柏努利方程等及其应用（2）掌握流体流动现象、流动类型及其表征（3）重点掌握管道中流动阻力的计算方法（4）掌握使用数学软件求解管路计算中复杂数学模型的方法（5）了解常见化工管道、管件、阀门及流量测量仪器1.1.5流体的静压强（Pressure

offluid）单位：1atm=1.013×105

Pa=760mmHg=10.33mH2O表示方法（1）绝对压强：流体的真实压强（2）表压强（压力表）=绝对压强-大气压强（3）真空度（真空表）=大气压强-绝对压强‘真空度=-表压1.1.5流体的静压强（Pressure

offluid）说明：

(1)表压、真空度的大小与当地大气压有关

(2)表压、真空度使用时一定要标注

(3)压力相除运算时，一定要用绝压压力加减运算时，都可以，但要统一并注明1.1.6

剪切力与黏度2、黏度（Viscosity

）（3）影响因素：μ=f(流体的种类,T,P)①

气体<<液体；低分子<<高分子②

温度升高，气体黏度增大，液体黏度降低

③

压力的影响可忽略④

理想流体的黏度为零（4）单位：1N·s/m2=1Pa·s=1000cP2、流体静力学方程的讨论（1）适用于密度为常数的静止的连通着的同一种连续的流体，气体密度变化不大时可适用（4）当p0一定时，静止液体内部任一点p的大小与ρ、h有关，而与水平位置无关等压面：处于同一水平面上各点的压强都相等（5）压力或压强差的大小可用一定高度的液柱表示（注明液体的种类或密度）（3）在同一种静止流体中不同高度的流体微元，其静压能和位能各不相同，但其两项之和（总势能）却保持定值——总势能守恒（2）单位-J/kg，Z1、Z2的基准水平面相同，位能大小与基准水平面的位置有关；压力单位必须相同，表压、绝压均可1.3.2定态流动与非定态流动

（Steadyflowingandunsteadyflowing）1、定态流动（稳态流动）流体流动系统中，各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化。——连续操作2、非定态流动（非稳态流动）流体流动系统中，各截面上的温度、压力、流速等物理量既随位置变化，又随时间变化。——间歇操作1.3.4伯努利方程式

（Bernoulli’sequation）3、方程的讨论（1）静力学方程是伯努利方程的特例（2）理想流体的机械能守恒（3）状态参数：位能、动能、静压能

过程参数：外加功、能量损失（4）外加功用于流体输送所需机械能及克服流动阻力所需能量1.3.5伯努利方程式的应用

（TheapplicationoftheBernoulli’sequation）解题注意事项（1）截面应与流体流动方向垂直，两个截面内必须是同一种连续的流体，习惯上入口为1、出口为2（2）Z、u、p在截面上，We、Wf在截面内，六个状态参数，两个过程参数，未知数越少越好（难点）（6）各物理量的单位必须保持一致，并明确指出（3）基准水平面尽量取在低截面处，使该截面Z等于零（4）大截面或管路出口外侧，流速视为零，内侧流速不为零（5）管口内、外侧压强相同，压强的表示方法一致（绝压或表压）1.3.5伯努利方程式的应用

（TheapplicationoftheBernoulli’sequation）解题步骤(1)作图，标注截面和基准水平面的位置

(2)文字说明截面和基准水平面的确定

(3)完整的写出方程，写出已知条件(4)写出数值公式(5)求解，给出计算结果，一定要写明单位。1.4.1流动类型与雷诺准数

（TypeoffluidflowingandReynoldsnumber）2、圆管流动（直管）（1）Re≤2000，流动为滞流（层流），层流区（3）2000<

Re<4000，可能为层流也可能为湍流，

过渡区（2）Re≥4000，流动为湍流，湍流区1.4.3边界层（Boundarylayer）边界层：存在速度梯度的区域，流动阻力大主流区：流速基本不变的区域，理想流体边界层厚度δ速度为主体流速的99%时的y向距离层流内层成为传递过程的主要阻力，流体湍动程度越高，层流内层越薄边界层分离使得流体内部产生大量漩涡，流体质点的碰撞、混合造成大量的能量损失形体阻力-由于流道发生变化而造成边界层分离引起的能量损失例1-131.6管路计算（Calculationforpipeline）（2）设计型计算：从无到有，设计新管路系统已知条件：qv、流体性质、进出口状态参数、管路长度、管件、阀门等

计算任务：管径、所需能量(We、高度差、压差)计算步骤：

(1)选择适宜流速

(2)计算所需管径，并在P393的附表中选择实际管径d(3)计算管内实际流速u(4)计算流动阻力∑Wf：λ

、ζ（

le）

(5)计算外加功Weor高度差ΔHor压差Δp

(6)计算泵功率（选泵）1.6管路计算（Calculationforpipeline）（3）操作型计算：管路已有，校核其能否满足新的任务已知条件：流体性质、进出口参数、管路、管件、阀门、泵性能等

计算任务：是否能完成新的任务

(u、qv)计算步骤：

(1)列伯努利方程、阻力计算公式

(2)列摩擦系数计算公式

(3)联立求解计算