第1章流体力学基础PPT课件
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[PPT模板]第一章流体力学
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13
1.2 流体流动能量平衡 1.2.1 稳定流动热力学体系的概念
热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有 物质。边界外部称为外界。
无交换时
封闭体系
物质交换时
开口体系
稳定流动：流体在各个截面上的状态对外热量交换、 功交换都不随时间改变，并且同时期内流过任何截面 上的流量均相等。
14
1.2.2 稳定流动体系的能量平衡
牛顿内摩擦定律（牛顿黏性定律）
适用于空气、水、大多数油、牛奶等稀溶液液体流体。
6
τ μ du dy
牛顿流体（Newtonian fluid）切应力与 速度梯度的关系完全符合牛顿黏性定律的流体。 黏度 μ τ 是常数，是流体的性质。
du/dy 非牛顿流体（non-Newtonian fluid）
设在一定时间内进出体系的液体质量为m，若忽略电 能和化学能，则输入和输出体系的能量有：
1.位能 mgz
2.动能 mu2/2
3.内能 单位质量流体所含的内能为e 则质量为m的流体内
能E=me
1`
4.流动功 (压力能) pv,mpv
z1 1
w
Q
2`
2 z2
15
5.外功
功的输入 功的输出
外界对体 系作功
39
u2
g(z1 z2 ) 2.1
9
.
8
1( 8 2.1
3
)
4.83m/s
qv
π 4
d 2u2
0.785 0.042 4.83
6.07103m3/s
(2) 若水的流量增加30% ，则
u2 1.3 4.83m/s 6.28m/s
1.2 流体流动能量平衡 1.2.1 稳定流动热力学体系的概念
热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有 物质。边界外部称为外界。
无交换时
封闭体系
物质交换时
开口体系
稳定流动：流体在各个截面上的状态对外热量交换、 功交换都不随时间改变，并且同时期内流过任何截面 上的流量均相等。
14
1.2.2 稳定流动体系的能量平衡
牛顿内摩擦定律（牛顿黏性定律）
适用于空气、水、大多数油、牛奶等稀溶液液体流体。
6
τ μ du dy
牛顿流体（Newtonian fluid）切应力与 速度梯度的关系完全符合牛顿黏性定律的流体。 黏度 μ τ 是常数，是流体的性质。
du/dy 非牛顿流体（non-Newtonian fluid）
设在一定时间内进出体系的液体质量为m，若忽略电 能和化学能，则输入和输出体系的能量有：
1.位能 mgz
2.动能 mu2/2
3.内能 单位质量流体所含的内能为e 则质量为m的流体内
能E=me
1`
4.流动功 (压力能) pv,mpv
z1 1
w
Q
2`
2 z2
15
5.外功
功的输入 功的输出
外界对体 系作功
39
u2
g(z1 z2 ) 2.1
9
.
8
1( 8 2.1
3
)
4.83m/s
qv
π 4
d 2u2
0.785 0.042 4.83
6.07103m3/s
(2) 若水的流量增加30% ，则
u2 1.3 4.83m/s 6.28m/s
流体力学课件(全)
X 1 p 0 x
Y 1 p 0 y
欧拉平衡方程
Z 1 p 0 z
p p( , T )
t
1 V V T p
1 V V p T
p p(V , T )
1 t T p
p
p
1 p T
V
p y = pn pz = pn
px = p y = pz = pn = p
28/34
第二章
流体静力学
§1 静压强及其特性 §2 流体静力学平衡方程 §3 压力测量 §4 作用在平面上的静压力 §5 作用在曲面上的静压力 §6 物体在流体中的潜浮原理
29/34
§2流体静力学平衡方程
通过分析静止流体中流体微团的受力，可以建立 起平衡微分方程式，然后通过积分便可得到各种不同 情况下流体静压力的分布规律。 why 因此，首先要建立起流体平衡微分方程式。 现在讨论在平衡状态下作用在流体上的力应满足 的关系，建立平衡条件下的流体平衡微分方程式。
《流体力学》
汪志明教授
5/24
第一章 流体的流动性质
§1 流体力学的基本概念
§2 流体的连续介质假设 §3 状态方程 §4 传导系数 §5 表面张力与毛细现象
《流体力学》
汪志明教授
6/24
§2 流体的连续介质假设
虽然流体的真实结构是由分子构成，分子间有一定的孔隙，但流 体力学研究的并不是个别分子微观的运动，而是研究大量分子组成的 宏观流体在外力的作用下所引起的机械运动。 因此在流体力学中引入连续介质假设：即认为流体质点是微观上 充分大，宏观上充分小的流体微团，它完全充满所占空间，没有孔隙 存在。这就摆脱了复杂的分子运动，而着眼于宏观机械运动。
Y 1 p 0 y
欧拉平衡方程
Z 1 p 0 z
p p( , T )
t
1 V V T p
1 V V p T
p p(V , T )
1 t T p
p
p
1 p T
V
p y = pn pz = pn
px = p y = pz = pn = p
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第二章
流体静力学
§1 静压强及其特性 §2 流体静力学平衡方程 §3 压力测量 §4 作用在平面上的静压力 §5 作用在曲面上的静压力 §6 物体在流体中的潜浮原理
29/34
§2流体静力学平衡方程
通过分析静止流体中流体微团的受力，可以建立 起平衡微分方程式，然后通过积分便可得到各种不同 情况下流体静压力的分布规律。 why 因此，首先要建立起流体平衡微分方程式。 现在讨论在平衡状态下作用在流体上的力应满足 的关系，建立平衡条件下的流体平衡微分方程式。
《流体力学》
汪志明教授
5/24
第一章 流体的流动性质
§1 流体力学的基本概念
§2 流体的连续介质假设 §3 状态方程 §4 传导系数 §5 表面张力与毛细现象
《流体力学》
汪志明教授
6/24
§2 流体的连续介质假设
虽然流体的真实结构是由分子构成，分子间有一定的孔隙，但流 体力学研究的并不是个别分子微观的运动，而是研究大量分子组成的 宏观流体在外力的作用下所引起的机械运动。 因此在流体力学中引入连续介质假设：即认为流体质点是微观上 充分大，宏观上充分小的流体微团，它完全充满所占空间，没有孔隙 存在。这就摆脱了复杂的分子运动，而着眼于宏观机械运动。
流体力学基础 ppt课件
➢流体介质是由连续的质点组成的；
➢质点运动过程的连续性。
流体的压缩性
不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变 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。
实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不 可压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如 果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可 压缩流体处理。
1.3 压强
垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体的压强， 简称压强。习惯上称为压力。垂直作用于整个面上的 力称为总压力。
在静止流体中，从各方向作用于某一点的压强大小 均相等。
压强的单位: ❖ 帕斯卡, Pa, N/m2 (法定单位); ❖ 标准大气压, atm; ❖ 某流体液柱高度; ❖ bar（巴）或kgF/cm2等。
m v
（1-1）
式中 ρ —— 流体的密度，kg/m3；
m —— 流体的质量，kg；
v —— 流体的体积，m3。
不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力p和 温度T的函数，可用下式表示 ：
f(p,T)
（1-2）
液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略
不计，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变化
解： 首先将摄氏度换算成开尔文：
100℃＝273+100=373K
1)求干空气的平均分子量：
Mm = M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
=32 × 0.21+28 ×0.78+39.9 × 0.01
=28.96
气体的平均密度为：
T0p 0 Tp0
即
2 2..4 6 8 9 2 3 2 7 7 1 9 .8 3 3 .3 0 1 1 1 1 4 30 0 0 .9k2 /g m 3
➢质点运动过程的连续性。
流体的压缩性
不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变 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。
实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不 可压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如 果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可 压缩流体处理。
1.3 压强
垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体的压强， 简称压强。习惯上称为压力。垂直作用于整个面上的 力称为总压力。
在静止流体中，从各方向作用于某一点的压强大小 均相等。
压强的单位: ❖ 帕斯卡, Pa, N/m2 (法定单位); ❖ 标准大气压, atm; ❖ 某流体液柱高度; ❖ bar（巴）或kgF/cm2等。
m v
（1-1）
式中 ρ —— 流体的密度，kg/m3；
m —— 流体的质量，kg；
v —— 流体的体积，m3。
不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力p和 温度T的函数，可用下式表示 ：
f(p,T)
（1-2）
液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略
不计，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变化
解： 首先将摄氏度换算成开尔文：
100℃＝273+100=373K
1)求干空气的平均分子量：
Mm = M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
=32 × 0.21+28 ×0.78+39.9 × 0.01
=28.96
气体的平均密度为：
T0p 0 Tp0
即
2 2..4 6 8 9 2 3 2 7 7 1 9 .8 3 3 .3 0 1 1 1 1 4 30 0 0 .9k2 /g m 3
流体力学基础讲解PPT课件
措施。
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。 在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都 随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在 湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变 化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气 中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中 的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了 解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同 时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污 染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的 动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关 注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有 关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括 机械噪声和流体动力噪声。机械噪声 主要由机械振动和摩擦引起，而流体 动力噪声主要由湍流和流体动力振动 引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究 者们提出了各种噪声控制方法，如改 变管道结构、添加消音器和改变流体 动力特性等。这些方法可以有效降低 流体流动产生的噪声。
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。 在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都 随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在 湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变 化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气 中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中 的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了 解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同 时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污 染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的 动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关 注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有 关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括 机械噪声和流体动力噪声。机械噪声 主要由机械振动和摩擦引起，而流体 动力噪声主要由湍流和流体动力振动 引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究 者们提出了各种噪声控制方法，如改 变管道结构、添加消音器和改变流体 动力特性等。这些方法可以有效降低 流体流动产生的噪声。
第一章 流体力学基础优秀课件
2021/3/15
第一章 流体力学基础
12
第二节 流体静力学
二、静压力基本方程 （－）静压力基本方程
p Ap0 Ag h A
pp0 gh
l）静止液体内任一点的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力p0，另
一部分是该点以上液体重力所形成的压力gh。
2）静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增。
3）同一液体中，离液面深度相等的各点压力相等。由压力相等的点组成的 面称为等压面。在重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。
2021/3/15
第一章 流体力学基础
13
第二节 流体静力学
（二）静压力基本方程的物理意义
p p 0 g h p 0 g (z 0 z )
pgzpg0 z0 常数
（三）压力的表示方法
2021/3/15
第一学
一、基本概念 （一）理想液体、恒定流动和一维流动 一般把既无粘性又不可压缩的假想液体称为理想液体; 液体流动时，如液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，便
恩氏粘度用恩氏粘度计测定，即将200mL温度为t℃的被测液体装入粘度计的 容器内，由其底部2.8mm的小孔流出，测出液体流尽所需时间t1，再测出相同 体积温度为20℃的蒸馏水在同一容器中流尽所需的时间t2；这两个时间之比即为 被测液体在t℃下的恩氏粘度，即
oEt1 /t2
思氏粘度与运动粘度间的换算关系式为
7.3o1 E6o.E 311 06m2/s
2021/3/15
第一章 流体力学基础
10
第一节 工作介质
（3）温度对粘度的影响 （4）压力对粘度的影响 （5）气泡对粘度的影响 （三）选用和维护
2021/3/15
《流体力学基础》课件
流体力学的发展与前景
流体力学的历史
流体力学的发展可以追溯到古代，如亚历山大在水力学方面的研究奠定了基础。
流体力学的现状
随着计算机和数值模拟技术的发展，流体力学得到了迅速进展，推动了各个领域中的应用。
流体力学的未来
未来的流体力学研究将继续突破技术限制，深入探索流体力学领域中的未知，并应用于更多 的实际问题。
《流体力学基础》PPT课 件
流体力学是研究流体力学的基本原理和应用的学科。它涉及到流体的运动、 特性和行为，以及在各个领域中的应用。
流体力学的定义
什么是流体力学？
流体力学研究流体在宏观上的物理性质和运动规律，包括流体的压力、密度、速度、流量等。
为什么流体力学重要？
流体力学是解决涉及流体的问题和设计各类工程设备的基础，对于工程、天文学和生物学等 领域都具有重要意义。
3
流体的流动行为
流体在管道、河流、以及涡流等情况下，会产生不同的流动行为，如旋涡、沉积 和分层等。
应用案例介绍
流体力学在工程中的应用
流体力学在建筑物、水利工程、 飞行器设计等领域中有着广泛 的应用，帮助解决各种流体相 关的问题。
流体力学在天文学中的 应用
天文学中的星系、恒星和行星 的运动，以及宇宙中物质的分 布都与流体力学有着密切的关 系。
流体力学在生物学中的 应用
生物中的血液循环、鱼类的游 泳、鸟类的飞行等现象都受到 流体力学的影响，帮助揭示生 物机制。
流体力学研究的挑战
1 流体力学领域的未解之谜
2 流体力学研究的技术难题
尽管流体力学取得了许多成果，但仍有一ห้องสมุดไป่ตู้些现象和问题，如湍流、颗粒流等，尚未 完全理解。
流体力学研究需要借助先进的计算方法、 实验设备和数值模拟技术，来解决复杂的 流体问题。
第1章流体力学基本知识-PPT精品
ρ1u1dω1dt＝ρ2u2dω2dt 或 ρ1u1dω1＝ρ2u2dω2
从元流推广到总流，得：
1u1d1 2u2d2
1
2
由于过流断面上密度ρ为常数，以
带入上式，得：
ρ1Q1 ＝ρ2 Q2 Q＝ωv
ρ1ω1v 1＝ρ2ω2v 2
（1－11） （1－11a）
单位时间内通过过流断面dω的液体体积为 udω ＝dQ
4.流量：单位时间内通过某一过流断面的流体 体积。一般流量指的是体积流量，单位是 m3/s或L/s。
5.断面平均流速：断面上各点流速的平均值。 通过过流断面的流量为
Qvud
断面平均流速为：
v
ud
Q
建筑设备工程
第一章 流体力学基本知识 第1节 流体的主要物理性质 第2节 流体静压强及其分布规律 第3节 流体运动的基本知识 第4节 流动阻力和水头损失 第5节 孔口、管嘴出流及两相流体简介
本章介绍流体静力学，流体动力学，流体运动 的基本知识，流体阻力和能量损失，通过本章 的学习可以对流体力学有一个大概的了解，但 讲到的内容是很基础的。
确定流体等压面的方法，有三个条件：
必须在静止状态；在同一种流体中； 而且为连续液体。
2.分析静止液体中压强分布：
静止液体中压强分布
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有： 上表面压力
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有： 下底面的静水压力
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有： 柱体重力
静压。 rv2/2g－－工程上称动压。
p12vg12 p22vg22h12
p ＋ rv2/2g－－过流断面的静压与动 压之和，工程上称全压。
从元流推广到总流，得：
1u1d1 2u2d2
1
2
由于过流断面上密度ρ为常数，以
带入上式，得：
ρ1Q1 ＝ρ2 Q2 Q＝ωv
ρ1ω1v 1＝ρ2ω2v 2
（1－11） （1－11a）
单位时间内通过过流断面dω的液体体积为 udω ＝dQ
4.流量：单位时间内通过某一过流断面的流体 体积。一般流量指的是体积流量，单位是 m3/s或L/s。
5.断面平均流速：断面上各点流速的平均值。 通过过流断面的流量为
Qvud
断面平均流速为：
v
ud
Q
建筑设备工程
第一章 流体力学基本知识 第1节 流体的主要物理性质 第2节 流体静压强及其分布规律 第3节 流体运动的基本知识 第4节 流动阻力和水头损失 第5节 孔口、管嘴出流及两相流体简介
本章介绍流体静力学，流体动力学，流体运动 的基本知识，流体阻力和能量损失，通过本章 的学习可以对流体力学有一个大概的了解，但 讲到的内容是很基础的。
确定流体等压面的方法，有三个条件：
必须在静止状态；在同一种流体中； 而且为连续液体。
2.分析静止液体中压强分布：
静止液体中压强分布
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有： 上表面压力
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有： 下底面的静水压力
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有： 柱体重力
静压。 rv2/2g－－工程上称动压。
p12vg12 p22vg22h12
p ＋ rv2/2g－－过流断面的静压与动 压之和，工程上称全压。
第一章 流体力学基础ppt课件(共105张PPT)
原
力〔垂直于作用面，记为 ii〕和两个切向 应力〔又称为剪应力，平行于作用面，记为
理
ij，i j），例如图中与z轴垂直的面上受
到的应力为 zz〔法向）、 zx和 zy〔切
电 向），它们的矢量和为：
子
课
件 τ zzix zjy zkz
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主题
西
1.1 概述
安
交 • 3 作用在流体上的力
大 化
子 课 件
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主题
西
1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交
大 思索：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数 R反
化 映了什么？
工 原
理 p1p2
p2
p1 z2
电 子
(0)gR(z2z1)g z1
课
R
件
A A’
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主题
西 1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交 大
•
2．压差计
化 • （2〕双液柱压差计
p1
p2
工•
原•
理
电•
子•
课
件
又称微差压差计适用于压差较小的场合。
z1
1
z1
密度接近但不互溶的两种指示
液1和2 ， 1略小于 2 ；
R
扩p 大1 室p 内2 径与2 U 管1 内g 径之R 比应大于10 。 2
图 1-8 双 液 柱 压 差 计
返回
安
交 大
•
1．压力计
化 • （2〕U形压力计
pa
工 • 设U形管中指示液液面高度差为RA，1 指• 示液
流体力学基本知识PPT课件
可编辑课件
6
一、流体静压强及其特性
表面压强为： p=△p/△ω (1-6)
点压强为： lim p=dp/dω ( Pa) 点压强就是静压强
可编辑课件
7
流体静压强的两个特征：
（1）流体静压强的方向必定沿着作用面的 内法线方向。
（2）任意点的流体静压强只有一个值，它 不因作用面方位的改变而改变。
（1）渐变流：流体运动中流线接近于平行线 的流动称为渐变流。
（2）急变流：流体运动中流线不能视为平行 直线的流动称为急变流。
可编辑课件
15
（五）元流、总流、过流断面、流量与断面 平均流速；
1.元流：流体运动时，在流体中取一微小面
积dω，并在dω面积上各点引出流线并形成
了一股流束称为元流。在元流内的流体不 会流到元流外面；在元流外面的流体亦不
热胀性：流体温度升高体积膨胀的性质。
液体的热胀性很小，在计算中可不考虑（热水循环系 统除外）；
气体的热胀性不能忽略。
建筑设备工程中的水、气流体，可以认为是易于流动、
具有粘滞性、不可压缩的流体。
可编辑课件
5
第二节 流体静压强及其分布规律
流体静止是运动中的一种特殊状态。 由于流体静止时不显示其黏滞性，不存在 切向应力，同时认为流体也不能承受拉力， 不存在由于粘滞性所产生运动的力学性质。 因此，流体静力学的中心问题是研究流体 静压强的分布规律。
直（图中未绘出），在轴向投影为零。此铅直圆柱 体处于静止状态，故其轴向力平衡为：
pΔ Δ γh Δ p0Δ ω ω 0
化简后得：
p=p0 +γh
(1-8)
式中 p——静止液体中任意点的压强，kN/m2或kPa；
p0——表面压强，kN/m2或kPa；
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流体的粘滞性对流体的运动有很大的影 响，为了克服内摩擦力，它要不断消耗运动 流体的能量。所以流体的粘滞性是实际工程 水力计算中必须考虑的一个重要因素。但对 于静止流体，由于各层间没有相对运动，粘 滞性也就不显示。
例如：河流中心流层流动最快，越靠近河 岸流动越慢，岸边水几乎不流动，这种现 象就是由于流层间存在内摩擦力造成的。 说明实际流体具有粘性，在流动时就存在 阻力。
（4）流体的重度的定义:对于均质流体， 单位体积（V）的流体所具有的重力G叫 流体的重度.
G (N/ m3)
V
mg g
V g为重力加速度 g 9.807m/ s2
（5）水和空气的密度
流体的密度或重度是随其温度和所受到 的压力变化而变化的。其中液体的密度或重 度随其温度和所受到的压力变化而变化的量 不大，可视为一固定值；而气体的密度或重 度随其温度和所受到的压力变化而变化的量 比较大，设计计算时通常不能视为一固定值。 水在标准大气压和4℃时的密度为
流体力学是在人类同自然界作斗争和在 生产、科学研究的实践中逐步发展起来的。 古时中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝 李冰父子带领民众修建的都江堰，至今还在 发挥着防洪和灌溉的作用。
当今流体力学已发展成为自然科学基础 科学体系的一部分，在气象、水利研究，船 舶、飞行器、汽车、叶轮机械和核电站的设 计制造，以及生物学、医学、天体物理等等 研究领域，都得到广泛的应用到。许多现代 科学技术所研究的问题既受流体力学的指导， 同时也促进了流体力学不断地发展。1950 年后，电子计算机的发展又予以流体力学极 大的推动。
建筑内部的给水、排水、 采暖、通风、空调系统，都 是以流体作为工作介质，系 统设计的基本理念都涉及到流体力学问题。
第一节流体的主要力学性质
（一）流体的惯性 （1）惯性的定义：物体维持原来运动状态（包 括静止）的特性叫流体的惯性。 （2）惯性的度量：物体惯性的大小用其质量m 大小来度量，质量大的物体惯性大。 （3）流体的密度的定义:
（二）本课讲授的内容：
(1)流体力学及热力学基础； (2)建筑给排水及消防设备基本工作原理及应
用技术；
(3)采暖供热的基本工作原理及应用技术； (4)通风和空调（包括制冷）的基本工作原理
及应用技术；
(5)建筑供配电系统、照明电 器和弱电系统（通讯、有线 电视、监控保安）的基本技 术。
（三）本课要求掌握的内容 建筑设备的基本工作原理； 设计或选型计算的最基本方法； 设备的基本结构或系统的集成方法。
《建筑设备概论》
讲课教师：力学与工程科学系 穆 晟 （退休教师）
前言
（一）本课的性质：
《建筑设备》是讲述建筑物内的给水、排 水、供热、通风、空气调节、燃气配送、供 电、照明、通讯网络系统设备的基本知识和 技术的课程，是《工程管理》专业一门重要 的专业基础课。随着科学技术的发展和我国 人民生活水平的提高，建筑设备的科学含量 日趋提高，对工程管理人员的知识结构和层 次提出了更高的要求。希望大家予以本课足 够的重视，共同来完成本课的教学任务。
(3)牛顿粘性定律
实验证明：流体在两界 y
面之间流动时，由于材料之
u
间摩擦力的存在，使流体内
部与流体和界面接触处的流
动速度发生差别，产生一个 渐变的速度场。速度不是 内摩擦力 du
ρ=1000kg/m3 （水的密度见补表1-1） 空气在标准大气压和20℃时的密度为
ρ=1.20kg/m3 （具体计算后面讲）
（二）流体的粘滞性
（1）动板实验：两块忽略边缘影响的无限大 平行的平板，其间充满静止流体。当下板固 定不动，上板以匀速平行下板运动时，两板 之间的流体便处于不同速度的运动状态。
即呈现出：附着在动板下面的流体层的运
动速度与动板的速度相 y
等，愈往下速度愈小，
u
直到附着在定板上的流
体层的速度为零。速度
在平板的法线方向上呈 线性速度分布规律。
x u=0
运动速度较慢的每一流体层(慢层)，都 是在运动速度较快的流体层(快层)的带动 下才发生运动的。 运动较快的流体层(快 层)也受到运动较慢的流体层(慢层)的阻滞 ，而不能运动得更快。相邻流体产生相对
（四）课程要求 提高出勤率； 有课件给同学们复习，希望大家下载； 完成好作业，15%的平时成绩主要看作业； 开卷考试，但计算题较多，有一定的难度。
第一篇建筑设备涉及的基础知识 第一章流体力学基本知识
第0节流体与流体力学
(一)流体的定义:
流体是与固体相对应的一种物体形态， 是液体和气体的总称。除水和空气以外，流 体还包括水蒸气、润滑油、地下石油、含泥 沙的江水、血液、水银、高温条件下的等离 子体等等。
运动时，快层对慢层产生的是一个拖曳力 ，使慢层加速(作用力) ；相反，慢层对快 层产生一个方向相反的阻滞力，使快层减 速(反作用力) 。我们把一对大小相等、方 向相反的拖曳力和阻滞力称为内摩擦力(粘 滞力)。
（2）流体的粘滞性定义：实验表明流体流动
时将产生内摩擦力，正是由于相邻两流层接 触面上产生的内摩擦力（或称为粘滞力）阻 碍流体质点或流层间（或流层与固体壁面间 ）的相对运动。 我们把在运动状态下，流 体具有的抵抗相对运动或剪切变形的能力， 称为粘滞性。
对于均质流体，单位体积（V）的流体所具 有的质量（m）叫流体的密度。
m (kg /m3)
V
例：某钢瓶的容积为 0.5m³,其内部装有质量 为 1.2Kg的气体，求:钢 瓶内气体的密度?
解：m 1.22.4 (k/g m 3)
V0.5
低密度的流体（如空气）的惯性就小， 达到相同的速度所需要的动力就小；高密度 的流体（如水）的惯性就大，达到相同的速 度所需要的动力就大。
流体是由大量的、不断地作热运动而且 无固定平衡位置的分子构成的，它的基本特 征是没有一定的形状并且具有流动性，在很 小的外力作用下，就能产生流动。
（二）流体力学
流体力学是研究流体 (液体和气体)的机械运动规律及其应用的学 科，是力学的一个分支。主要研究在各种力 的作用下，流体本身的状态，以及流体和固 体壁面、流体和流体间相互作用的规律。
例如：河流中心流层流动最快，越靠近河 岸流动越慢，岸边水几乎不流动，这种现 象就是由于流层间存在内摩擦力造成的。 说明实际流体具有粘性，在流动时就存在 阻力。
（4）流体的重度的定义:对于均质流体， 单位体积（V）的流体所具有的重力G叫 流体的重度.
G (N/ m3)
V
mg g
V g为重力加速度 g 9.807m/ s2
（5）水和空气的密度
流体的密度或重度是随其温度和所受到 的压力变化而变化的。其中液体的密度或重 度随其温度和所受到的压力变化而变化的量 不大，可视为一固定值；而气体的密度或重 度随其温度和所受到的压力变化而变化的量 比较大，设计计算时通常不能视为一固定值。 水在标准大气压和4℃时的密度为
流体力学是在人类同自然界作斗争和在 生产、科学研究的实践中逐步发展起来的。 古时中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝 李冰父子带领民众修建的都江堰，至今还在 发挥着防洪和灌溉的作用。
当今流体力学已发展成为自然科学基础 科学体系的一部分，在气象、水利研究，船 舶、飞行器、汽车、叶轮机械和核电站的设 计制造，以及生物学、医学、天体物理等等 研究领域，都得到广泛的应用到。许多现代 科学技术所研究的问题既受流体力学的指导， 同时也促进了流体力学不断地发展。1950 年后，电子计算机的发展又予以流体力学极 大的推动。
建筑内部的给水、排水、 采暖、通风、空调系统，都 是以流体作为工作介质，系 统设计的基本理念都涉及到流体力学问题。
第一节流体的主要力学性质
（一）流体的惯性 （1）惯性的定义：物体维持原来运动状态（包 括静止）的特性叫流体的惯性。 （2）惯性的度量：物体惯性的大小用其质量m 大小来度量，质量大的物体惯性大。 （3）流体的密度的定义:
（二）本课讲授的内容：
(1)流体力学及热力学基础； (2)建筑给排水及消防设备基本工作原理及应
用技术；
(3)采暖供热的基本工作原理及应用技术； (4)通风和空调（包括制冷）的基本工作原理
及应用技术；
(5)建筑供配电系统、照明电 器和弱电系统（通讯、有线 电视、监控保安）的基本技 术。
（三）本课要求掌握的内容 建筑设备的基本工作原理； 设计或选型计算的最基本方法； 设备的基本结构或系统的集成方法。
《建筑设备概论》
讲课教师：力学与工程科学系 穆 晟 （退休教师）
前言
（一）本课的性质：
《建筑设备》是讲述建筑物内的给水、排 水、供热、通风、空气调节、燃气配送、供 电、照明、通讯网络系统设备的基本知识和 技术的课程，是《工程管理》专业一门重要 的专业基础课。随着科学技术的发展和我国 人民生活水平的提高，建筑设备的科学含量 日趋提高，对工程管理人员的知识结构和层 次提出了更高的要求。希望大家予以本课足 够的重视，共同来完成本课的教学任务。
(3)牛顿粘性定律
实验证明：流体在两界 y
面之间流动时，由于材料之
u
间摩擦力的存在，使流体内
部与流体和界面接触处的流
动速度发生差别，产生一个 渐变的速度场。速度不是 内摩擦力 du
ρ=1000kg/m3 （水的密度见补表1-1） 空气在标准大气压和20℃时的密度为
ρ=1.20kg/m3 （具体计算后面讲）
（二）流体的粘滞性
（1）动板实验：两块忽略边缘影响的无限大 平行的平板，其间充满静止流体。当下板固 定不动，上板以匀速平行下板运动时，两板 之间的流体便处于不同速度的运动状态。
即呈现出：附着在动板下面的流体层的运
动速度与动板的速度相 y
等，愈往下速度愈小，
u
直到附着在定板上的流
体层的速度为零。速度
在平板的法线方向上呈 线性速度分布规律。
x u=0
运动速度较慢的每一流体层(慢层)，都 是在运动速度较快的流体层(快层)的带动 下才发生运动的。 运动较快的流体层(快 层)也受到运动较慢的流体层(慢层)的阻滞 ，而不能运动得更快。相邻流体产生相对
（四）课程要求 提高出勤率； 有课件给同学们复习，希望大家下载； 完成好作业，15%的平时成绩主要看作业； 开卷考试，但计算题较多，有一定的难度。
第一篇建筑设备涉及的基础知识 第一章流体力学基本知识
第0节流体与流体力学
(一)流体的定义:
流体是与固体相对应的一种物体形态， 是液体和气体的总称。除水和空气以外，流 体还包括水蒸气、润滑油、地下石油、含泥 沙的江水、血液、水银、高温条件下的等离 子体等等。
运动时，快层对慢层产生的是一个拖曳力 ，使慢层加速(作用力) ；相反，慢层对快 层产生一个方向相反的阻滞力，使快层减 速(反作用力) 。我们把一对大小相等、方 向相反的拖曳力和阻滞力称为内摩擦力(粘 滞力)。
（2）流体的粘滞性定义：实验表明流体流动
时将产生内摩擦力，正是由于相邻两流层接 触面上产生的内摩擦力（或称为粘滞力）阻 碍流体质点或流层间（或流层与固体壁面间 ）的相对运动。 我们把在运动状态下，流 体具有的抵抗相对运动或剪切变形的能力， 称为粘滞性。
对于均质流体，单位体积（V）的流体所具 有的质量（m）叫流体的密度。
m (kg /m3)
V
例：某钢瓶的容积为 0.5m³,其内部装有质量 为 1.2Kg的气体，求:钢 瓶内气体的密度?
解：m 1.22.4 (k/g m 3)
V0.5
低密度的流体（如空气）的惯性就小， 达到相同的速度所需要的动力就小；高密度 的流体（如水）的惯性就大，达到相同的速 度所需要的动力就大。
流体是由大量的、不断地作热运动而且 无固定平衡位置的分子构成的，它的基本特 征是没有一定的形状并且具有流动性，在很 小的外力作用下，就能产生流动。
（二）流体力学
流体力学是研究流体 (液体和气体)的机械运动规律及其应用的学 科，是力学的一个分支。主要研究在各种力 的作用下，流体本身的状态，以及流体和固 体壁面、流体和流体间相互作用的规律。