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1、流体流动基本原理,流体流动基本参数,流体静力学,应用,阻力计算,第一章 流体流动总结,一、流体的基本性质 1.密度 单位体积流体所具有的质量。 =m/V kg/m3 =f(T,P) 气体的密度随T,P变化尤其显著,当压力不太高,温度不太低的情况,可视为理想状态。 理想气体:根据理想气体定律,混合气体:以1m3气体为基准,混合液体:以1kg液体为基准,一、流体的基本性质 2. 压力 垂直作用于流体单位面积上的力。 即 P=F/A N/m2 1atm=101325Pa=760mmHg=10.33mH2O=1.033kgf/cm2=1.013bar 1at= 98070Pa= 735.6mmHg=1
2、0.00mH2O=1.00kgf/cm2=0.9807bar 流体的压力除了用不同的单位计量外,还可以用不同的计量基准来表示。 绝压:以完全真空为基准 表压:以当时当地大气压为基准 即 : 表压=绝压-大气压 真空度=大气压-绝压,流体压力的两个物性: (1) 流体压力处处与它作用面垂直,且总指向流体作用面; (2) 流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关,3.粘度 (1)牛顿粘性定律,物理意义:单位速度梯度上剪应力的大小。 总与速度梯度有关,因此,流体粘性是针对运动的流体而言。 单位:Pa.s 或 kg/m.s 或 P 1P=100cP=0.1Pa.s (2) 气体混合物粘度
3、,(3) 流体混合物粘度,一、流体的基本性质,4. 流速与流量,5. 直径与当量直径,一、流体的基本性质,二、流体流动的基本原理 1.物料衡算(通过对物料衡算得连续性方程) 输入质量速率输出质量速率质量积累速率,2.能量衡算(通过对能量衡算得柏努力方程) 输入能量速率-输出能量速率=能量积累速率+能量损失,二、流体流动的基本原理,现对柏努力方程进行讨论有:,2.能量衡算(通过对能量衡算得柏努力方程),二、流体流动的基本原理,2.能量衡算(通过对能量衡算得柏努力方程),二、流体流动的基本原理,层流与湍流的区别:,二、流体流动的基本原理,1. 从水堰水塔引水至车间,水塔的水位可视为不变,送水管的内
4、径为50mm,管路总长为l,且lle流量为Vh,水塔水面与送水管出口间的垂直距离为h。今用水量增加50%,需对送水管进行改装。提出了如下方案: . 将管路换成内径为75mm的管子(图a) . 在管路上并联一根长度为l/2,内径为50mm的管子(图b) . 在管路中并联一根长度为l,内径为25mm的管子(图c) 试比较上述三种方案,哪些方案能达到要求?(假设摩擦系数不变,且管内动能可以忽略),讨 论 题,1. 解析 由已知有:,1. 解析,1. 解析,1. 解析,2. 在附图中,管径d1相同,d2等于 ,A、B两点距离一样。阀门阻力系数相等,管内流量相同。试问: (1)压差计读数R1、R2、R3
5、的大小如何? (2)若流动方向改变,R1、R2、R3的读数有何变化?,图a,图b,图c,讨 论 题,解析(1) Ra=RbRc 图 a中,在A,B处列柏努利方程,图a,解析(1) Ra=RbRc 图 b中,在A,B处列柏努利方程,图b,A,B,解析(1) Ra=RbRc,图b,A,B,(2)若流向相反,则,3. 离心泵将真空锅中的20水通过直径为100mm的管路送往敞口的高位槽中,两液面差为10m,真空锅装有真空表P1且读数为600mmHg。泵进口处真空表读数为294mmHg,在出口管路上有一孔板流量计,其中d0=70mm,0.7,U形差压计读数为R170mmHg已知管路全部阻力损失为44J/kg,当地大气压为0.95105。求: (1)水在管路中流速? (2)泵出口压力? (3)若该泵的允许吸上真空度HS6mH2O同,问泵是否能正常工作?,讨 论 题,
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