流体力学课件6第一章流体的基本概念(可压缩性)
工程流体力学课件-第一章
二、流体力学在石油化工工业中的应用
流体力学是一门重要的工程学科,它的应用几乎遍及国民经济的各个部门, 尤其在石油工程和石油化工工业中,流体力学是其重要的理论核心之一。
在石油工业中 ,用到流体力学原理分析流体在管内的流动规律,压力、阻 力、流速和输量的关系,据此设计管径,校核管材强度,布置管线及选择泵的类 型和大小,设计泵的安装位置等;在校核油罐和其他储液容器的结构强度,估算 容器、油槽车、油罐的装卸时间,解释气蚀、水击等现象 。
实验方法的优点是能直接解决生产中的复杂问题,能发现流动中的新现象。
它的结果往往可作为检验其他方法是否正确的依据。这种方法的缺点是对不同 情况,需作不同的实验,也即所得结果的普适性较差。
3 、数值计算方法
数值计算方法是按照理论分析方法建立数学模型,在此基础上选择合理 的计算方法,如有限差分法、特征线法、有限元法、边界元法、谱方法等,将 方程组离散化,变成代数方程组,编制程序,然后用计算机计算,得到流动问 题的近似解。数值计算方法是理论分析法的延伸和拓展。
两板间流体沿y方向的速度呈线性分布。
上面的现象说明,当流体中发生了层与层之间的相对运动时,速度快的流层对 速度慢的流层产生了一个拉力使它加速,而速度慢的流层对速度快的流层就有 一个阻止它向前运动的阻力,拉力和阻力是大小相等方向相反的一对力,分别 作用在两个流体层的接触面上,这就是流体黏性的表现,这种力称为内摩擦力 或黏性力。
体积弹性模量:在工程上流体的压缩性也常用p的倒数即体积弹性模量来描述
E 1 dp
p dV /V
2.可压缩流动与不可压缩流动
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化 的。当压缩性对所研究的流动影响不大,可以忽略不计时,这种流动成为不可 压缩流动,反之称为可压缩流动。通常,液体的压缩性不大,所以工程上一般 不考虑液体的压缩性,把液体当作不可压缩流体来处理。当然,研究一个具体 流动问题时,是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体,而更主 要是由具体条件来决定。
流体力学课件(全)
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
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§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。
大学流体力学课件5——第一章流体的基本概念(粘性)
牛顿内摩擦定律
粘度
粘温特性
牛顿流体
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性
1. 粘性的定义
现象: # 手粘油或水,感觉不同; # 油加温,变稀,易流
# 右图:下盘转动,会带动上盘
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性 1.粘性的定义
一般分析:
定义:
流体内部质点间或流层间因相对运动而产生 内摩擦力,以反抗相对运动的性质。
流体的主要物理性质
二、粘性
3. 粘度 粘性大小的度量 (2) :运动粘度
量纲和单位:
国际单位制:
物理单位制:
工程单位制:
例: 机械油的牌号 液压油 20#: N32:
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性
3. 粘度 粘性大小的度量 (3) 相对粘度
恩氏粘度计
恩氏粘度
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性
间隙中速度梯度近似按线性分布处理; 计算过程中注意单位统一; 作业中应作图,并分析
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性
4.粘~温, 粘~压特性
一般
粘温特性是工程液体的重要技术参量 粘性阻力的微观机理: 分子引力产生粘阻 (液体中为主) 分子动量交换产生粘阻 (气体中为主)
§1-2
流体的主要物理性质
流体力学中分两步走的研究方法: 分析无粘性流体模型 ----→初步运动规律
考虑粘性影响修正
----→实际运动规律
§1-2
流体的主要物理性质 小 结
二、粘性
0. 粘性是流体区别于固体的重要特性
是产生流动阻力的内因
1. 粘性:流体质点间可流层间因相对运动而产生 摩擦力以反抗相对运动的性质 2. 牛顿内摩擦定律反映粘性的数值关系 3. 粘度是粘性的度量 4. 符合牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体 5. 不考虑粘性的流体称为理想气体
流体力学ppt
概念引入: 概念引入:
位置水头 :z 压强水头 :p/γ 测压管水头 :z+p/γ=C 同一容器内静止液体中, 同一容器内静止液体中, 测压管水头均相等。 测压管水头均相等。
三、压强的表示方法和度量单位
1、表示方法
(1)绝对压强Pj:以绝对真空为零点。 绝对压强P 以绝对真空为零点。 相对压强P 以大气压P 为零点。 (2)相对压强P: 以大气压Pa为零点。 工程中,通常采用相对压强, 可正可负。 工程中,通常采用相对压强,P可正可负。 绝对压强与相对压强的关系: 绝对压强与相对压强的关系:P=Pj–Pa P 为正值时: 称为正压(表压, P为正值时:Pj>Pa,称为正压(表压,即压力表 读数)。 读数)。 为负值时: 称为负压( P为负值时:Pj<Pa,称为负压(负压的绝对值称 真空度,即真空表读数)。 真空度,即真空表读数)。 真空度(只能是正值) 真空度(只能是正值):Pk=Pa-Pj=-P
§1-1 流体的主要力学性质 -
一、惯性
定义:惯性是物体维持原有运动状态的性质。 定义:惯性是物体维持原有运动状态的性质。 质量:表征惯性的物理量。 质量:表征惯性的物理量。 流体的质量:常以密度来反映。 流体的质量:常以密度来反映。 密度:对于均质流体, 密度:对于均质流体,单位体积的质量称为密度 ρ = m /V ,即: 重度:对于均质流体, 重度:对于均质流体,单位体积的流体所受的重 力称为流体的重力密度,简称重度。 力称为流体的重力密度,简称重度。 即:
h= p
γ
一标准大气压: 一标准大气压: 三种压强换算关系: 三种压强换算关系: 压强换算关系
101325 N / m 2 h= = 10.33m 3 9807 N / m
(完整版)流体力学
(完整版)流体力学第1章绪论一、概念1、什么是流体?在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体(易流动性是命名的由来)流体质点的物理含义和尺寸限制?宏观尺寸非常小,微观尺寸非常大的任意一个物理实体宏观体积极限为零,微观体积大于流体分子尺寸的数量级什么是连续介质模型?连续介质模型的适用条件;假设组成流体的最小物质是流体质点,流体是由无限多个流体质点连绵不断组成,质点之间不存在间隙。
分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸2、可压缩性的定义;作用在一定量的流体上的压强增加时,体积减小体积弹性模量的定义、与流体可压缩性之间的关系及公式;Ev=-dp/(dV/V) 压强的改变量和体积的相对改变量之比Ev=1/Κt 体积弹性模量越大,流体可压缩性越小气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量;等温Ev=p等嫡Ev=kp k=Cp/Cv不可压缩流体的定义及体积弹性模量;作用在一定量的流体上的压强增加时,体积不变(低速流动气体不可压缩)Ev=dp/(dρ/ρ)3、流体粘性的定义;流体抵抗剪切变形的一种属性动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式;动力粘度:μ,单位速度梯度下的切应力μ=τ/(dv/dy)运动粘度:ν,动力粘度与密度之比,v=μ/ρ理想流体的定义及数学表达;v=μ=0的流体牛顿内摩擦定律(两个表达式及其物理意义);τ=+-μdv/dy(τ大于零)、τ=μv/δ切应力和速度梯度成正比粘性产生的机理,粘性、粘性系数同温度的关系;液体:液体分子间的距离和分子间的吸引力,温度升高粘性下降气体:气体分子热运动所产生的动量交换,温度升高粘性增大牛顿流体的定义;符合牛顿内摩擦定律的流体4、作用在流体上的两种力。
质量力:与流体微团质量大小有关的并且集中在微团质量中心上的力表面力:大小与表面面积有关而且分布在流体表面上的力二、计算1、牛顿内摩擦定律的应用-间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。
第2章流体静力学一、概念1、流体静压强的特点;理想流体压强的特点(无论运动还是静止);流体内任意点的压强大小都与都与其作用面的方位无关2、静止流体平衡微分方程,物理意义及重力场下的简化微元平衡流体的质量力和表面力无论在任何方向上都保持平衡欧拉方程=0 流体平衡微分方程重力场下的简化:dρ=-ρdW=-ρgdz3、不可压缩流体静压强分布(公式、物理意义),帕斯卡原理;=C不可压缩流体静压强基本公式z+p/ρg不可压缩流体静压强分布规律p=p0+ρgh平衡流体中各点的总势能是一定的静止流体中的某一面上的压强变化会瞬间传至静止流体内部各点4、绝对压强、计示压强(表压)、真空压强的定义及相互之间的关系;绝对压强:以绝对真空为起点计算压强大小记示压强:比当地大气压大多少的压强真空压强:比当地大气压小多少的压强绝对压强=当地大气压+表压表压=绝对压强-当地大气压真空压强=当地大气压-绝对压强5、各种U型管测压计的优缺点;单管式:简单准确;缺点:只能用来测量液体压强,且容器内压强必须大于大气压强,同时被测压强又要相对较小,保证玻璃管内液柱不会太高U:可测液体压强也可测气体压强;缺:复杂倾斜管:精度高;缺点:??6、作用在平面上静压力的大小(公式、物理意义)。
1-流体力学的基本概念
V p dp E = V d 1
单位体积的相对变化所需要的压力增量。
常数
不可压缩流体
• 对于气体
气体密度随压力的变化是和热力过程有关的。 可压缩性表现突出。 在某些情况下,气体可作不可压缩流体处理。
• 水在100atm下,容积缩小0.5% • 气体,气压增加0.1倍,则密度增加0.1倍
牛顿内摩擦定律
y方向速度梯度
剪切应变率
dv x d dx dy dy dt
牙膏0 > 0
油漆 水
满足此表达式的流体称为 牛顿流体。不满足以上关 系的流体成为非牛顿流体。
0
淀粉糊
13
三. 可压缩性
体积压缩系数
当温度保持不变,单位压强增 量引起流体体积的相对缩小量
7
3. 连续介质
密度随尺度的变化(常温下) 3) 当a>L,流体的密度随空间变化,是一个空间分布 的连续函数。
微元体积δV不是数学上的无限小,而应理解为“物理 上的”无限小(唯象的方法)
8
3. 连续介质
宏观物理量的严格定义--- 系综平均
������ 理论上,δV应当取成是真正的数学无限小,而对于 给定的点和时间, 密度ρ就是一个随机变量。求出这个随 机变量的统计平均值,将得到一个确定的数,不同点和时 间ρ的全体就是定义在时空四维连续体上的密度分布函数。
2) 欧拉表达式中包括变量t , 是不定常流动。 3)在拉格朗日参考系中求加速度,
2 x ax 2 (2ae2t ) 4ae2t 4 x t t 2 y 2y a y 2 [2b(1 t )] 2b t t (1 t )2
2 z 2t t 4ce2t t 2ce2t 6ce2t t az 2 2ce 3 3 3 t t (1 t ) (1 t ) (1 t ) (1 t ) 4
大学流体力学课件6——第一章流体的基本概念(可压缩性)
体积弹性模量:体积压缩系数的倒数
P. 10 表1-2 水的弹性模量
§1-2
流体的主要物理ห้องสมุดไป่ตู้质
三、压缩性
体积膨胀系数: 即当压强 一定时,单位温度升高,而引起的体积 变化率。表示液体膨胀性的大小。
一般工程问题,可以不考虑 。 在容器设计,热工问题中要考虑 P.10 表1-3 水的体积膨胀系数
§1-2
第一章
§1-2
流体的基本概念
流体的主要物理性质
一、惯性
二、粘性
三、压缩性 四、表面张力
第一章
§1-2
流体的基本概念
流体的主要物理性质
三、压缩性 (compressibility) 一、流体的压缩性
微观分析
压缩性: 热胀性:
§1-2
流体的主要物理性质
三、压缩性
1. 液体的压缩性和热胀性
体积压缩系数:表征液体压缩性的大小 即当温度 一定时,每升高单位压强 而引起的体积变化率。
三、压缩性
3. 不可压缩流体的概念 不考虑压缩性的流体,是真实流体的一个简化 物理模型。 任何流体都是可压缩的。有些工程问题中可以 不考虑压缩性,认为流体是不可压缩的,即可减化 计算,又能满足计算精度要求。 通常,认为水不可压缩; 通风问题中气体为不可压缩的 高速、高压情况下必须考虑流体的压缩性。
§1-2
流体的主要物理性质
三、压缩性
2.气体的压缩性和热胀性 的变化,对气体体积变化影响很大。在一定 的温度和压力变化范围内,都可以用理想(完全)气体 (假设分子间无引力,分子本身不占容积)的气体状态 方程来表示各参数的变化规律。
R----气体常数 其参数变化关系由物理学或热力学内容中学习。
流体力学(共64张PPT)
1) 柏努利方程式说明理想流体在管内做稳定流动,没有
外功参加时,任意截面上单位质量流体的总机械能即动能、
位能、静压能之和为一常数,用E表示。
即:1kg理想流体在各截面上的总机械能相等,但各种形式的机
械能却不一定相等,可以相互转换。
2) 对于实际流体,在管路内流动时,应满足:上游截面处的总机械能大于下游截面
p g 1z12 u 1 g 2W g ep g 2z22 u g 2 2g hf
JJ
kgm/s2
m N
流体输送机械对每牛顿流体所做的功
令
HeW ge,
Hf ghf
p g 1z12 u 1 g 2H ep g 2z22 ug 2 2 H f
静压头
位压头
动压头 泵的扬程( 有效压头) 总压头
处的总机械能。
22
3)g式中z各、项 的2u 2物、理 意p 义处于g 某Z 个1 截u 2 1 面2上的p 1流 W 体e本 身g Z 所2具u 有2 22 的 能p 量2 ; hf
We和Σhf: 流体流动过程中所获得或消耗的能量〔能量损失〕;
We:输送设备对单位质量流体所做的有效功;
Ne:单位时间输送设备对流体所做的有效功,即有效功率;
u2 2
u22 2
u12 2
p v p 2 v 2 p 1 v 1
Ug Z 2 u2 pQ eW e
——稳定流动过程的总能量衡算式 18
UgZ 2 u2pQ eW e
2、流动系统的机械能衡算式——柏努利方程
1) 流动系统的机械能衡算式〔消去△U和Qe 〕
UQ'e vv12pdv热力学第一定律
26
五、柏努利方程应用
三种衡算基准
流体的基本概念和物理性质
密度 密度差会形成自然循环、热对流和自 然对流换热等现象。
F
热板
自然循环锅炉 1—给水泵 2—省煤器 3—汽包 4—下降管 5—联箱 6—蒸发受热面 单位体积流体所具有的质量。 用符号ρ表示,单位为kg/m3 。
m 均质流体定义式: V m 非均质流体定义式为: lim
第一篇
第一篇
工程流体力学
第一章 流体的基本概念和性质 第二章 流体静力学 第三章 流体动力学
第一章 流体的基本概念和性质 流体的定义和连续介质假设 流体的压缩性和膨胀性 流体的粘性 作用在流体上的力
第一节 流体的定义和连续介质假设
一、流体的定义 通俗定义:能流动的物质称为流体。 力学定义:在任何微小剪切力的持续作 用下能够连续变形的物质,称为流体。
• 气体易于压缩;而液体难于压缩; • 液体有一定的体积,存在一个自由表面; 气体能充满任意形状的容器,无一定的体积, 不存在自由表面。
•液体和气体的共同点:两者均具有流动性 ——在任何微小切应力作用下都会发生变 形或流动,故二者都是流体。
从微观角度看
流体是由大量做无规则运动的分子组成的,分子之间存在空 隙,在标准条件下,1mm3气体含有2.7×1016个左右的分子, 分子间距离是3.3×10-6mm。
1 dV V dt V
单位为m3
流体温度的增加量, 单位为℃(K)
流体原有的体积, 单位为m3
•关于体胀系数αv
液体的体胀系数很小;
如:水在98000Pa下,10~20℃内,
αv =150×10-6 1/ ℃
大多数液体αv随压强的增大而稍减小; 水在50℃以下,
αv 随压强增大而增大;
一般情况下
通常把液体视为不可压缩流体。 通常在流速较高,压强变化较大的场合,气 体视为可压缩流体,必须将密度视为变量。 在流速不高(比声速小得多时),压强变化 较小,密度变化不大( )的场合, 气体可视为不可压缩流体。如锅炉的尾部烟 2 1 100% 20% 道中和空调系统通风管道中的气体等。 1
流体力学课件
17世纪中叶——18世纪中叶:1687年牛顿的黏性流体 内摩擦定律 1738年伯努利<<水动力学>>,基本概念 1755年欧拉<<流体运动的一般原理>>,理流方程 第三阶段:沿着古典流体力学和水力学两条道路发展 (18世纪中叶——19世纪末)
古典流体力学: 欧拉提出 理想流体 1826年 纳维提出黏性流体运动微分方程 水力学: 达西与魏斯巴赫 沿程水头损失公式 第四阶段:发展成为近代流体力学阶段(19世纪末至今) 理论与实验密切结合: 雷诺于1882年提出相似原理加速理论与实验的结 合、理论与生产实践密切联系: 1904年普朗特提出光辉的边界层理论
P
N N τ
2、特性二:静压强的大小与作用面方向无关,或说作 用于同一点上各方向的静压强大小相等。 证明: z C dz △py A x △pn △px dy B y
(1)作用力 ① 表面力:
0 dx
△pz
1 p x p x SOBC p x dydz 2 1 p y p y SOAC p y dxdz 2 1 p z p z SOAB p Z dxdy 2 p n p S ABC
pN d‘
N O’ d c‘ dx
1 p 0 化简得: X x
同理:
a
1 p Y 0 y
1 p Z 0 z
z dz
b‘
M
b pM dy
c y
0
x
上式用向量表示: f
1
p 0
该方程表明:静止流体中各点单位质量流体 所受质量力和表面力平衡。 2、平衡微分方程的全微分式:
b‘
b p M
c y
《流体力学》课件-(第1章 绪论)
流体力学
流体
强调水是主要研究对象 比较偏重于工程应用 土建类专业常用
力学
宏观力学分支 遵循三大守恒原 理
水力学
水
力学
§1.1.1 流体力学的任务和研究对象
二、研究对象 流体 指具有流动性的物体,包括气体和 液体二大类。
流动性
•即 任 一 微 小 剪
切力都能使流体 发生连续的变形
•
流体的共性特征
基本特征:具有明显的流动性;气体的流动性大于液体。 流体只能承受压力,不能承受拉力,在即使是很小剪切力
二. 表面力 是指作用在所研究的流体表面上的力,它是相邻流 体之间或固体壁面与流体之间相互作用的结果。 它的大小与流体的表面积成正比; 方向可分解为切向和法向。
• 设 面 积 为 ΔA 的 流 体
nFLeabharlann 面元,法向为 n ,指 向表面力受体外侧, 所受表面力为 ΔF ,则 应力
F f n lim A0 A
第一阶段:古典流体力学阶段 奠基人是瑞士数学家伯努利(Bernoulli,D.)和他的 亲密朋友欧拉(Euler,L.)。1738年,伯努利推导出了著 名的伯努利方程,欧拉于1755年建立了理想流体运动微分 方 程 , 以 后 纳 维 (Navier,C .H.) 和 斯 托 克 斯 (Stokes , G.G.)建立了粘性流体运动微分方程。拉格朗日 (Lagrange)、拉普拉斯(Laplace)和高斯(Gosse)等人, 将欧拉和伯努利所开创的新兴的流体动力学推向完美的分 析高度。
第1章 绪论 第2章 流体静力学 第3章 一元流体动力学理论基础 第4章 流动阻力与能量损失 第5章 孔口、管嘴出流和有压管流 第6章 量纲分析与相似原理
第一章 绪论
流体力学基础知识课件
兀r2hγ=2兀rσcosa 故有:
(1.9) 式中γ一液体的容重; r一玻璃管内径; σ一液体的表面张力系数。 如果把玻璃管垂直竖立在水中,则有下式: h=15/r (1.10)
1.2流体静力学的基本概念 流体处于静止(平衡)状态时,因其不显示粘滞性,所以流体静力学的中心问 题是研究流体静压强的分布规律。 1.2.1流体静压强及其特性 在一容器的静止水中,取出小水体І作为隔离体来进行研究,如图1.2所示。 为保持其静止(平衡)状态,周围水体对隔离体有压力作用。设作用于隔离体 表面某一微小面积△w上的总压力是△P,则△w叫面积上的平均压强为: P=P/△w (1.11) 当所取的面积无限缩小为一点时,即△w——0,则平均压强的极限值为:
流体力学 第一章
二、连续介质的概念(2)
问题:按连续介质的概念,流体质点是指 A、流体的分子 B、流体内的固体颗粒 C、几何的点 D、几何尺寸同流动空间相比是极小量, 又含有大量分子的微元体
连续介质:质点连续地充满所占空间的流体。
连续介质模型
组成流体的最小物质实体是流体质点 流体由无限多的流体质点连绵不断地组成,质点之 间无间隙
流体的主要物理性质
?问题:与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是: A、切应力和压强 B、切应力和剪切变形速率 C、切应力和剪切变形 D、切应力和流速
牛顿流体:内摩擦力按粘性定律变化的流体 非牛顿流体:内摩擦力不按粘性定律变化的流体
流体的主要物理性质
动力粘性系数μ:又称绝对粘度、动力粘度、粘 度,是反映流体粘滞性大小的系数。
二、连续介质的概念(2)
连续介质模型的优点:
1、排除了分子运动的复杂性。 2、物理量作为时空连续函数,可以利用连续函 数这一数学工具来研究问题。
二、连续介质的概念(2)
连续介质模型 不适用
稀薄气体, 激波面等
第二节
流体的主要物理性质
流体的主要物理性质
流体的主要性质
可流动性 惯性 粘性 可压缩性
流体的粘度是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引 起的
y F C u+u u U
τ
τ
h B
U=0
x
流体的主要物理性质
粘性是流体抵抗剪切变形(相对运动)的一种属性 流体层间无相对运动时不表现粘性
粘性产生的机理
液体
分子间内聚力
流体团剪切变形
改变分子间距离
分子间引力阻止 距离改变 内摩擦抵抗变形
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’
返回
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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
流体力学基础 ppt课件
流体的研究意义
流体的输送:根据生产要求,往往要将流体按照生产程序 从一个设备输送到另一个设备,从而完成流体输送的任务, 实现生产的连续化。
压强、流速和流量的测量:以便更好的掌握生产状况。
为强化设备提供适宜的流动条件:为了降低传递阻力,减 小设备尺寸,材料生产中的传热、传质过程以及化学反应大 都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些操作有较大 影响。
➢静压头:
式中的第二项 p/ρg 称为静压头,又称为单位重量流体 的静压能。
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静压头的意义:
,
ห้องสมุดไป่ตู้
如图所示:密闭容器,内盛 有液体,液面上方压力为p。
图 静压能的意义 说明Z1处的液体对于大气压力来说,具有上升一定高度的能力。
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Z+ p 常数
g
位压头+静压头=常数
也可将上述方程各项均乘以g,可得
gZ p 常数
上式为单位质量流体的静力学基本方程式
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3 流体静力学基本方程式的应用
一、压强测量
1 U型管液柱压差计 指示液密度 ρ0,被测流体密度
为ρ,图中 a、b两点的压力是相
等的,因为这两点都在同一种静 止液体(指示液)的同一水平面 上。通过这个关系,便可求出p1
-p2的值。
注:指示剂的选择
Ar1% (均为体积%)。试求干空气在压力为
9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。
18
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
流体力学(基本概念总复习)课件
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20
8、在流量 q v 一定条件下,流速水头 v 2
与管径d成正比。( ×)
2g
q 解:在流量
v
一定条件下,流速水头 v 2
2g
与管径d的四次方成反比,即
v2 2g
qv2
2g( d2 )2
1 d4
4
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9、有压管流必为恒定流。(× )
解:流量保持不变的有压管流为恒定流。
(×)
在流体力学或水力学中,质量力是指作用 在单位质量上的力,其单位与加速度的单 位相同。
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8
7、牛顿内摩擦定律
8、连续介质假设
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9
流体静力学
1、静止流体内各点的测压管水头等于常数。
( ×)
均质连通静止流体内各点测压管水头等于常数。
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2、平衡流体的等压面处处与表面力正交.(×)
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3、相似准则数均为有量纲数。 (× )
解:相似准则数均为无量纲数。
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4、雷诺准则一般用于明渠流动的问题,而弗劳
德准则则通常用于有压管流问题。(× )
解:雷诺准则一般用于有压管流的问题,而弗劳 德准则则通常用于明渠流l 动问题。
5、当原型与模型同时保证重力和黏性力相似
时,若采用同一流体进行实验,则长度尺寸
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6、由于黏性是流体的固有属性,因此,不管
是理想流体还是实际流体,其机械能总是沿
程减小的。( × )
解:由于黏性的影响,实际流体的机械能总是 沿程减小的。
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7、对于恒定不可压缩流体的流动问题,质量
《流体力学》课件
流体力学的应用领域
总结词
流体力学的应用领域与实例
详细描述
流体力学在日常生活、工程技术和科学研究中有广学、石油和天然气工业中的流体输送等。
流体力学的发展历程
总结词
流体力学的发展历程与重要事件
详细描述
流体力学的发展经历了多个阶段,从 早期的水力学研究到近代的流体动力 学和计算流体力学的兴起。历史上, 牛顿、伯努利等科学家对流体力学的 发展做出了重要贡献。
损失计算
根据流体流动的阻力和能量损失,计算流体流动的总损失。
流体流动阻力和能量损失的减小措施
优化管道设计
采用流线型设计,减少流体与 管壁的摩擦。
合理配置局部障碍物
减少不必要的弯头、阀门等, 或优化其设计以减小局部阻力 。
选择合适的管材
选用内壁光滑、摩擦系数小的 管材。
提高流体流速
适当提高流体的流速,可以减 小沿程损失和局部损失。
流体动力学基本方程
连续性方程
表示质量守恒的方程,即单位时间内流出的质量等于单位 时间内流入的质量。
01
动量方程
表示动量守恒的方程,即单位时间内流 出的动量等于单位时间内流入的动量。
02
03
能量方程
表示能量守恒的方程,即单位时间内 流出的能量等于单位时间内流入的能 量。
流体动力学应用实例
航空航天
飞机、火箭、卫星等的设计与制造需要应用 流体动力学知识。
流动方程
描述非牛顿流体的流动规律,包括连续性方程 、动量方程等。
热力学方程
描述非牛顿流体在流动过程中的热力学状态变化。
非牛顿流体的应用实例
食品工业
01
非牛顿流体在食品工业中广泛应用于番茄酱、巧克力、奶昔等
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三、压缩性
3. 不可压缩流体的概念 不考虑压缩性的流体,是真实流体的一个简化 物理模型。 任何流体都是可压缩的。有些工程问题中可以 不考虑压缩性,认为流体是不可压缩的,即可减化 计算,又能满足计算精度要求。 通常,认为水不可压缩; 通风问题中气体为不可压缩的 高速、高压情况下必须考虑流体的压缩性。
§1-2
第一章 流体的基本概念
§1-2 流体的主要物理性质
一、惯性 二、粘性 三、压缩性 四、表面张力
第一章 流体的基本概念
§1-2 流体的主要物理性质
三、压缩性 (compressibility) 一、流体的压缩性 微观分析 压缩性: 热胀性:
§1-2
流体的主要物理性质
三、压缩性
1. 液体的压缩性和热胀性 体积压缩系数:表征液体压缩性的大小 即当温度 一定时,每升高单位压强 而引起的体积变化率。
流体的主要物理性质
三、压缩性
2.气体的压缩性和热胀性 的变化,对气体体积变化影响很大。在一定 的温度和压力变化范围内,都可以用理想(完全)气体 (假设分子间无引力,分子本身不占容积)的气体状态 方程来表示各参数的变化规律。
R----气体常数 其参数变化关系由物理学或热力学内容中学习。
§1-2
流体的主要物理性质
体积弹性模量:体积压缩系数的倒数
P. 10 表1-2 水的弹性模量
§1-2
流体的主要物理性质
三、压缩性
体积膨胀系数: 即当压强 一定时,单位温度升高,而引起的体积 变化率。表示液体膨胀性的大小。
一般工程问题,可以不考虑 。 在容器设计,热工问题中要考虑 P.10 表1-3 水的体积膨胀系数2
流体的主要物理性质
四、表面张力 (Surface Tension) 1. 表面张力是液体分子间引力作用所显现的宏观特性。 2. 表面张力在液体与固体接触的自由表面处表现。 3. 表面张力的大小可以用表面张力系数σ表示, 是指作用在单位长度上的力 4. 毛细现象由液体分子间的凝聚力 与壁面间的附着力综合作用而致