1、1/20,1.1 概述 一、流體的概念和分類(lèi) 二、研究流體流動(dòng)的目的 三、研究流體流動(dòng)的方法,1.2 流體靜力學(xué)方程及其應(yīng)用 一、流體的密度和系統(tǒng)的壓力 二、流體靜力學(xué)基本方程 三、流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用,1.3 流體流動(dòng)的基本方程 一、基本概念 二、流體流動(dòng)的連續(xù)性方程 三、流體流動(dòng)的能量衡算,第一章 流體流動(dòng),2/20,分類(lèi)：根據(jù)流體的壓縮性,第一節(jié) 概 述,3/20,二研究流體流動(dòng)的目的,1掌握流體流動(dòng)的基本原理 單純流動(dòng)問(wèn)題和流動(dòng)中伴隨傳熱、傳質(zhì)的問(wèn)題,2完成流體輸送任務(wù) 管路設(shè)計(jì)、管件選擇、動(dòng)力設(shè)備選擇,3估算工藝和操作參數(shù) 根據(jù)流體流動(dòng)的原理流量、壓力、位差、 管長(zhǎng)、管徑等。,第

2、一節(jié) 概 述,4/20,三、研究流體流動(dòng)的方法,把流體視為由無(wú)數(shù)個(gè)流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)）所組成，這些流體微團(tuán)緊密接觸，彼此沒(méi)有間隙。這就是連續(xù)介質(zhì)模型。,第一節(jié) 概 述,5/20,一、流體的密度和系統(tǒng)的壓力,研究?jī)?nèi)容：研究流體在外力作用下的平衡規(guī)律， 即處于靜止或相對(duì)靜止的規(guī)律。,1。流體的密度 用表示，屬于物性,影響因素：氣體-種類(lèi)、壓力、溫度、濃度 液體- 種類(lèi)、溫度、濃度,單位：kg /m3,1.2 流體靜力學(xué)方程及其應(yīng)用,第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,6/20,獲得方法：（1）查物性數(shù)據(jù)手冊(cè) （2）公式計(jì)算： 液體混合物： 氣體： -理想氣體狀態(tài)方程,第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,7/

3、20,2壓力（壓強(qiáng)）,單位面積上所受到的壓應(yīng)力稱為壓強(qiáng)，習(xí)慣上稱之為靜壓力，用符號(hào)p表示。,靜壓力各向同性,第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,8/20,（2）壓力大小的兩種表征方法,第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,9/20,二、流體靜力學(xué)基本方程,1。含義：用于描述靜止流體內(nèi)部的壓力沿高度變化的關(guān)系,2。研究對(duì)象：不可壓縮流體,3。靜力學(xué)方程的推導(dǎo),取一液柱，橫截面積為A，密度為,（1）液柱下底面的壓力：p2A,（2）液柱上底面的壓力：p1A,（3）液柱自身的重力：G = gV = gA(Z1Z2),第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,10/20,流體靜力學(xué)方程,根據(jù)力的平衡： p1A + G = p2A

4、,第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,11/20,靜力學(xué)方程的討論： 1） 適用場(chǎng)合： 靜止、連續(xù)、均質(zhì)、不可壓縮 2）等壓面為水平面； 3）壓力可傳遞-巴斯噶定理。,第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,12/20,三、流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用,單管壓力計(jì) U型管壓力計(jì),1、壓力計(jì),第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,13/20,2壓差計(jì)（manometer）,(1)U形壓差計(jì),第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,14/20,(2)雙液柱壓差計(jì),1略小于2,讀數(shù)放大,第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用,15/20,1.3 流體流動(dòng)的基本方程 一、基本概念,點(diǎn)速度 v，單位m/s,1。流量和流速,又稱質(zhì)量通量，kg/m2s,

5、又稱平均流速，m/s,第三節(jié) 流體流動(dòng)的基本方程,16/20,2。穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng),流動(dòng)參數(shù)都不隨時(shí)間而變化，就稱這種流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)。否則就稱為不穩(wěn)定流動(dòng)。,二、流體流動(dòng)的連續(xù)性方程,原理：質(zhì)量守恒定律,假定：無(wú)流體泄漏、無(wú)積累,流入質(zhì)量流量 = 流出質(zhì)量流量,-管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程,第三節(jié) 流體流動(dòng)的基本方程,17/20,三、流體流動(dòng)的能量衡算,1。單位質(zhì)量流體的總能量E,原理：能量守恒定律,2。流體流動(dòng)的總能量衡算式,第三節(jié) 流體流動(dòng)的基本方程,18/20,輸入能量 + 外加功 + 外加熱量 = 輸出能量 + 能量損失,討論：,（1）假設(shè)：流體不可壓縮，1 = 2 = 流體流動(dòng)時(shí)溫度不變，U1 = U2 流體流動(dòng)時(shí)與外界無(wú)熱交換，Q = 0,機(jī)械能衡算式,第三節(jié) 流體流動(dòng)的基本方程,19/20,（2）假設(shè)：流體流動(dòng)時(shí)沒(méi)有阻力（理想流體）、 無(wú)外功加入,柏努利方程式,（3）機(jī)械能衡算式的物理意義,u2/2 單位質(zhì)量流體具有的動(dòng)能，稱為動(dòng)壓能 u2/2g 單位重量流體具有的動(dòng)能，稱為動(dòng)壓頭、速度頭 （z + p/g + u2/2g ） 總機(jī)械能，稱為總壓頭 H 外加壓頭，Hf 壓頭損失,第三節(jié) 流體流動(dòng)的基本方程,20/20,3。使用機(jī)械能衡算方程時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題,控制體的選取：,控制體內(nèi)的流體必須連續(xù)、