流体力学与传热复习提纲

流体力学与传热复习提纲

第一章 流体流动

1） 压强的表示方法

绝对压：以绝对真空为基准的真实压强值

表压：以大气压为基准的相对压强值

表绝＝p p p a +

如果绝对压小于表压，此时表压称为真空度。

例题 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为 。

2） 牛顿粘度定律的表达式及适用条件

dy

du μτ= 适用条件：牛顿型流体 μ－流体粘度

3） 粘度随温度的变化

液体：温度上升，粘度下降；

气体：变化趋势刚好和液体相反，温度上升，粘度增大。

4） 流体静力学基本方程式

5） 流体静力学基本方程式的应用

等压面及其条件

静止、连续、同种流体、同一水平面

6） 连续性方程

对于稳定流动的流体，通过某一截面的质量流量为一常数：

如果流动过程ρ不变，则

1122u A u A =

如果是圆管，则

121222u d u d =

因此管径增大一倍，则流速成平方的降低。

7） 伯努利方程式的表达式及其物理意义、单位

不可压缩理想流体作稳定流动时的机械能衡算式

∑-+++=+++21,222212112121f s W p u gz W p u gz ρ

ρ 对于理想流动，阻力为0，机械能损失为0，且又没有外加功，则

ρ

ρ222212112121p u gz p u gz ++=++ )

(2112z z g p p -+=ρ常数

==uA m ρs

物理意义：理想流体稳定流动时，其机械能守恒。

注意伯努利方程的几种表达形式和各物理量的单位。

例题 如题图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速

8） 流型的判据

流体有两种流型：层流，湍流。

层流：流体质点只作平行管轴的流动，质点之间无碰撞；

湍流：流体质点除了沿管轴作主流运动外，在其它的方向上还作随机脉动，相互碰撞。

流型的判据： Re <2000，流体在管内层流，为层流区；

Re >4000，流体在管内湍流，为湍流区；

9） 流体在圆管内层流时的速度分布

层流时流体在某一截面各点处的速度并不相等，在此截面上呈正态分布。

)1(422

2R

r R l p u r -∆=μ 在管中心处的流速最大，其最大流速与平均流速之间的关系：

c u u 2

1= 10）直管阻力损失的通式

流体流经水平均匀的直管，

ρ2

121,p p W f -=∑-（静压能的减小）

（范宁公式）

范宁公式的三种表达形式（压力损失、阻力损失、压头损失）

11）直管内层流时的阻力损失

由直管内层流时的阻力损失，可得直管内层流时的摩擦系数：

例题 已知某油品在园管中稳定流动，其Re ＝1000。已测得管中心处的点速度为0.5m/s,则此管截面上的平均速度为 m/s 。若油品流量增加一倍，则每米直管的压头损失为原损失的 倍。（λ和流速液有关系）

例题 米糠油在管中作层流流动，若流量不变

u,d 不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失

d, l 不变，油温升高，粘度为原来的1/2，则摩擦阻力损失

μ

ρu d Re =22

f u d l W λ=2

f 32d lu p μ=∆Re

64=λ

答：根据哈根-泊谡叶方程2

32d lu p μ=∆

12）总阻力损失

流体流通直管时存在阻力损失，流通管件、设备时，也存在阻力损失。

∑ζ为局部阻力系数，突然扩大时，ζ＝1；突然缩小时，ζ＝0.5。

13）管路计算

利用连续性方程、机械能衡算式、范宁公式、静力学方程式，计算流速、流量、轴功率等。

14）流速和流量的测量仪器

皮托管、孔板、转子流量计三种常见的流量计

皮托管特点：

1． 测量的是某一点的流速，而不是管截面的平均流速

2． 皮托管平行于管轴放置

3． 内管口正对流体，外管壁的小孔与流动方向垂直

4． 属变压头流量计

孔板流量计特点：

1． 测量孔口处的流速

2． 利用孔板处静压能的不同测量流速、流量，属变压头流量计

3． 孔板流量计流速的计算公式： C 0为流量系数

转子流量计特点：

1． 倒锥形的玻璃管

2． 测量时转子上下截面的压差不随流量变化，但截面却发生变化，属变截面的流量计

3． 读数读最大投影面积处

4． 转子流量计用20℃水或者20℃、1atm 下的空气进行标定，如果测量其它流体或者非此

状态下的空气，需要重新标定。

例题 用泵将密度为850kg/m 3，粘度为0.190Pa •s 的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度为20m 。输送管路为φ108×4mm 钢管，总长为1000m （包括直管长度及所有局部阻力的当量长度）。管路上装有孔径为80mm 的孔板以测定流量，其油水压差计的读数R ＝500mm 。孔流系数C 0＝0.62，水的密度为1000kg/m 3。试求：

(1)输油量是多少m 3/h ？

(2)若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。

解：孔径处流速

在贮油池液面1－1’与高位槽液面2－2’ 间列柏努利方程式,并以截面1－1’为基准水平面，2)(22

2e f u d l u d l l W ζλλ∑+=∑+=∑ρρρ)(2000-=Rg C

u h m d u V /76.14360008.0785.0816.043220=⨯⨯⨯==π