第1页：第一章流体流动
第一章流体流动
第2页：第一节概述
第一节概述
一、研究对象管内流体的流动流体在管内流动时内部受力情况及机械能的变化，分析产生变化的原因，并利用相关理论进行定量计算，为设备选型提供依据。不可压缩流体：流体的体积不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体。可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化，则称为可压缩流体
第3页：二、学习目的
二、学习目的
- 1、掌握流体在管内流动时所具有的力学性质——黏性（粘性）
- 2、掌握流体在管内流动时机械能的变化情况——机械能衡算
- 3、学会利用上述理论计算——管路计算掌握：简单管路计算了解：复杂管路计算
第4页：第二节流体静力学方程
第二节流体静力学方程
- ——静止流体的力学性质
- 一、几个常用概念
- 1、密度（ρ）：ρ＝m / v 单位：Kg/m³液体——不可压缩流体气体——可压缩流体；混合流体密度的计算
- 2、比容积（υ）：υ＝v / m＝1/ ρ 单位：m³/Kg
- 3、比重（d）：相对密度，流体在一定温度下的密度与4℃水（1000Kg/ m³）的密度之比。4：压强（Pa）（压力）：单位：Pa＝N/m²；1Kgf / cm²＝9.8N / cm² ＝9.8×104Pa；1atm＝760mmHg＝1.013×105Pa表示方法：表压力；绝对压力；真空度绝对压力＝大气压＋表压力绝对压力＝大气压－真空度
第5页：表压与真空度的动画
表压与真空度的动画
第6页：表压等于系统绝压减去当地大气压
表压等于系统绝压减去当地大气压
而真空度是当地大气压减去系统绝压。真空度正好是负的表压。比如某系统的真空度为200mmHg，则系统的表压为-200mmHg。如果当地大气压等于760mmHg，该系统的绝压为，表压加上当地大气压，等于560mmHg
第7页：常用数据和单位
常用数据和单位
第8页：二、流体静力学方程
二、流体静力学方程
1、流体静力学方程的推导：对静止流体内任一点的受力情况进行分析：受力平衡，合力为零。P1mgP20Z2Z1
第9页：二、流体静力学方程（续）
- 设受力向上为正：有P1＝p1A P2＝p2 A mg＝ρVg＝ρA（Z1－Z2）g可得：P2＝P1＋ρ（Z1－Z2）g 或Z1－Z2＝（P2－P1）/ρg P1/ρg＋Z1＝P2/ρg＋Z2＝常数讨论：
- ①流体内任一点压力大小与相邻点压力及流体密度、该点位置有关；
- ②压力或压差的大小可以用液体的液柱高低表示；
- ③流体内任一点机械能守恒，P/ρg——静压头，Z——位压头。
第10页：流体静力学方程的应用
、流体静力学方程的应用：压力测定液位高度测定液封高度测定仪器——U型管压差计
第11页：第三节流体动力学方程
第三节流体动力学方程
——流体在管内流动的基本方程一、几个概念：稳定流动与不稳定流动：流体在管内流动时，在任一点上，它的流速、压力等有关物理参数不随时间变化，称稳定流动。本课程研究稳定流动
第12页：二、管内流体的质量衡算
二、管内流体的质量衡算
——连续性方程1122有
第13页：三、管内流体的机械能衡算
三、管内流体的机械能衡算
1、理想流体的机械能衡算——柏努利方程理想流体
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第16页：实际流体的机械能衡算实际流体在流动过程中
、实际流体的机械能衡算实际流体在流动过程中，流体内部及流体与管内壁产生摩擦，造成流体的能量损失。ΣHf ——单位质量流体的能量损失J/Kg；ΣHf——压头损失m
第17页：实际流体的机械能衡算实际流体在流动（续）
- 柏努利方程的应用，有几点注意。
- 1、选截面，就是选衡算范围，选边界条件，选已知条件最多的边界。
- 2、选基准面，一般选位能较低的截面为基准面。
- 3、压强单位要统一。
- 4、大口截面的流速为零。
- 5、上游截面和下游截面要分清。应该是上游截面的三项能量之和，加获得的能量，等于下游截面三项能量之和，加流体损失的能量。
- 6、水平管确定基准面时，通过管中心的平面，即为基准面。
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第19页：第四节管内流体的流动现象学习目的
第四节管内流体的流动现象学习目的
- 研究流体流动中能量损失的原因
- 一、牛顿粘性定律
- 1、黏性：流体流动过程中产生内摩擦力的性质。
- 2、黏度（μ）：表示黏性大小的物理量。
- 3、牛顿黏性定律：dyu+duuF
第20页：第四节管内流体的流动现象学习目的（续）
μ的单位：Pa·s ，mPa·s，p ，cp牛顿型流体；非牛顿型流体
第21页：二、雷诺实验与雷诺准数
二、雷诺实验与雷诺准数
第22页：雷诺实验演示动画
雷诺实验演示动画
第23页：雷诺实验装置这是学生实验装置
雷诺实验装置这是学生实验装置
可以验证雷诺的实验结果
第24页：雷诺实验装置这是另一种雷诺实验装置
雷诺实验装置这是另一种雷诺实验装置
也可以验证雷诺的实验结果
第25页：三、流体在圆管内的速度分布学习目的
三、流体在圆管内的速度分布学习目的
流体能量损失计算的推导
第26页：三、流体在圆管内的速度分布学习目的（续）
湍流时，在靠近管壁处存在一层层流底层
第27页：第五节流体流动阻力
第五节流体流动阻力
一、流体在直管内层流时的阻力（能量损失）1122P1P2
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第29页：二、流体在直管中湍流时的阻力损失影响
二、流体在直管中湍流时的阻力损失影响
- 因素很多，
- 1、管内壁的粗糙度：层流，管壁处u=0，不考虑。湍流，需要考虑。绝对粗糙度（ε）：管内壁凸出部分的平均高度，mm相对粗糙度：ε/d
- 2、湍流摩擦因数的确定：λ（Re，ε/d ）利用摩擦因数图来确定
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第31页：三、流体在非圆形直管内流动的阻力环形
三、流体在非圆形直管内流动的阻力环形
管，两部分润湿周边
第32页：四、局部阻力如果管道中有阀门
四、局部阻力如果管道中有阀门
- 弯头等管件时，这些管件的阻力计算，称作局部阻力计算。两种计算方法：
- 1、阻力系数法：ξ——阻力系数，突然扩大，突然缩小，管出口，管入口u取管径小处的流速
- 2、当量长度法：产生与局部阻力相同的沿程阻力所需的长度，叫做局部阻力当量长度。有了各种管件的当量长度数据，就可以计算局部阻力了。管路中的总阻力为直管与局部阻力之和
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第35页：这是等待出厂的阀门
这是等待出厂的阀门
第36页：截止阀闸阀
截止阀闸阀
第37页：第六节管路计算简单管路
第六节管路计算简单管路
- 特点：
- ①已知流量、管径和管长，求阻力损失
- ②已知流量、管长和阻力损失，管径求
- ③已知管径、管长和阻力损失，求流量常用方法：试差法（
- ②、
- ③）程序：先估计（设定）一个λ值——代入公式求出u——算出Re——根据Re查出λ值——验证查得λ值与估计值是否一致，若不一致，重新估计，计算
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第40页：第七节流量测定
第七节流量测定
一、测速管（皮托管）：测定管中心点速度uAB
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第42页：二、孔板流量计测定流量
二、孔板流量计测定流量
而不是流速
第43页：三、转子流量计
三、转子流量计
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