化工原理讲稿 流体动力学
化工原理流体静力学讲义
流体;
(2)物理意义:
zg ——单位质量流体所具有的位能,J/kg;
p ——单位质量流体所具有的静压能,J/kg。 在同一静止流体中,处在不同位置流体的位
能和静压能各不相同,但二者可以转换,其总和
保持不变 。
21
p1
z1g
p2
z2g
(3)在静止的、连续的同种流体内,处于同一水平面 上各点的压强处处相等。压强相等的面称为等压面。
扩大室内径与U管内径之比应 大于10 。
密度接近但不互溶的两种指示
液A和C ( A C ) ;
a
b
p1 p2 Rg ( A C )
对一定的压差 p,R 值的大小与所用的指示剂密 度有关,密度差越小,R 值就越大,读数精度也越高。
31
生产中配套使用的两种指示液有: 石蜡油和乙醇水溶液、苯甲基醇和氯化钙盐水
n
a1 , a2 an ——液体混合物中各组分的质量分率。
1 , 2,,n——液体混合物中各纯组分的密度,
kg/m3 。
12
四、比容
单位质量流体具有的体积,是密度的倒数。
vV 1
m
m3/kg
五、比重 流体密度对4℃水的密度的比值。
d
/
4 H2O
六、重度 单位体积流体具有的重量。
G
V
kgf/m3 (工程制)
流体静力学问题:压差计中流体、 水封箱中的水
确定流体输送管路的直径,计 算流动过程产生的阻力和输送流体 所需的动力。
根据阻力与流量等参数选择输 送设备的类型和型号,以及测定流 体的流量和压强等。
5
2 . 流体连续性假设
在化工原理中研究流体流动的规律性时,常将流体 视为由无数质点组成的连续介质。
流体输送技术—流体动力学(化工原理课件)
gz1
p1
gz2
p2
——静止流体的伯努利方程(静力学方程)
➢ 3、如果以单位重量(1N)流体为计算基准,即将以单位
质量流体为计算基准的伯努利方程式中的各项除以g,此时
则有
z1
u12 2g
p1
g
We g
z2
u22 2g
p2
g
∑h
g
f
——实际流体的伯努利方程 (以1N流体为计算基准,式中各项单位均为m)
连续性方程
连续性介质,即流体充满管道
前提假设
1 流体在系统中做连续稳定流动
衡算范围
2 管内壁、截面1-1'与截面2-2'之间
衡算基准
3 单位时间(1s)内通过管路的流体
连续性介质,即流体充满管道
根据能量守恒定律,则有: qm1=qm2,又 qm=uAρ
若将上式推广到管路上任何一个截面,则有: qm=u1A1ρ1=u2A2ρ2=…=unAnρn=常数 ——连续性方程
化工原理
流量
流速
描述流体 流动规律 的基本物
理量
➢ 在稳定流动系统中,各物理量的大小仅 随位置变化、不随时间变化。
➢ 在不稳定流动系统中,各物理量的大小 不仅随位置变化、而且随时间变化。
工业生产中的连续操作过程,若生产 条件控制正常,则流体流动多属于稳定流动
➢ 此时,流动系统中的各物理量之间有没 有关系呢?
2
衡算基准
截面0-0′为基准水平面
衡算范围
3 截面1-1′和截面2-2′之间
➢ 两个截面中心距基准水平面的垂直距离分 别为z1、z2
➢ 两截面处的流速分别为u1、u2 ➢ 两截面处的压力分别为p1、p2 ➢ 流体在两截面处的密度为ρ
化工原理——流体动力学
由于u1<<u2,可略去
所以 u2
2 p pa
u C0
2 p pa
此例说明压强能向动能转换。
→发动机汽化器/喷雾器
p1 u12 p2 u22
22
伯努利方程应用小结:
l 应用条件:连续不可压缩流体作定态流动; l伯努利方程反映了定态流动时,流体状态参数随 空间位置的变化规律,也反映了流动流体的能量转 换关系。 l 应用时注意事项: ① 选取考察截面:均匀流定态段,垂直流向,只有 一个未知数; ②位能:位能基准面的选取,管中心或容器液面; ③压强基准可取绝对真空也可取大气压,但方程两 边应统一; ④容器液面处动能项可忽略。
理想流体截面速度分布均匀(各流线动能相等)
所以上述方程由沿流线推广为理想流体管流机械能守恒
式。(1、2表示同一时间两均匀流截面)
实际流体管流的机械能衡算 a. 与理想流体的差别 •实际流体0,流动时为克服摩擦力要消耗机械能,故 机械能不再守恒。
•均匀流段截面上,各点的动能不等,u2 沿r方向有个分布。 2
无内摩擦, 无能量损失 实际流体: 粘性流体0,有速度分布, 有能量损失。
研究范围:整个流场(管流)
工程处理: 理想流体沿轨线伯努利方程 实际流体沿管流 修正: a. 引入定态流动条件:流线=轨线 b. 引入均匀流条件:均匀流段截面上各点的总势 能相等。 均匀流:各流线都是平行直线并与截面垂直,定态 条件下该截面上的流体没有加速度。
P1
u12 2
P2
u2 2 2
hf
不计阻力损失,u1A1=u2A2,u12<<u22 所以
u22 P1 P2 Rgi
2
u2
2Rgi
化工原理 第三讲流体动力学(第一章)
④ 列出两截面间的柏努利方程,求出未知量。
例题
用泵将水槽中水打到高位槽。 真空表读数31925Pa,管路 阻力∑hf0-2=23u2,管路阻力 ∑hf0-1=4u2 。 问题 (1)管内流速?
2 2
10m
(2)泵所做的功?
截面选择原则
基准一致,压力基准,位头基准。 通大气的面,压力为大气压。P(表)=0 大截面的流速可忽略不计。u=0 选取适当截面,与流向垂直,条件充分。
流体流动系统里应包含的能量
1. 位能: 指流体因处于地球重力场中而具有的能量,mgz,J。 2. 动能:
m u2 指流体因流动而具有的能量, 2
,J。
3. 压力能: 设截面1—1′的压力为p,为了把流体推进去,必 须对流体作功,因此流体带着与此功相当的能量进入 1—1′截面,这部分能量称为压力能,pV, J。 4. 内能: 指贮存于物质内部的能量,U ,J。 5. 热能:单位质量流体流过换热器时获得或放出的能量。用qe 表示,J/kg 或 Qe,J。 6. 外功:单位质量流体通过泵或其它输送机械所获得的能量, 或流体对外界所作的功。用we表示,J/kg或 We,J 。
u1 2.2m / s
1 2 P2 1 2 Z0 g u0 we Z 2 g u2 h f 0 2 2 2
we Z 2 g h f 02 11 9.81 23 u12 we 221J / kg
补充习题:α = 60°,高H = 100mm的圆锥形漏斗,下面有 一个截面积为f0 = 0.5cm2的小孔,设水经小孔流 出的流量系数C = 0.62,试求水经小孔流完所需 要的时间。
第三节 流体流动的守恒原理 三、机械能守恒—柏努利(Bernoulli)方程式
中职化工原理教案:流体动力学(全3课时)
中等专业学校2024-2025-1教案编号:备课组别化工组课程名称化工原理所在年级主备教师授课教师授课系部授课班级授课日期课题流体动力学(第1课时)教学目标1. 了解流体动力学,并掌握相关应用。
2. 对流体动力学基础有深刻认识,能够判断流体流动类型。
3.进一步发展学生自主学习的能力,培养学生积极思考的习惯。
重点流体流动类型难点流体流动类型的判断教法以PPT展示和黑板讲授相结合为主,启发,讨论,提问等多种方式相结合教学设备多媒体、PPT教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容第一部分:组织教学、清点人数[组织教学、清点人数]点名、查看学生上课出勤情况[展示“复习提问",找学生回答问题]连续性方程的形式有哪些?第二部分:新课导入之前讲到了流体静力学和动力学方程,这节课继续学习一些有关流体流动的知识。
[展示图片]教学内容[展示图片]层流湍流[板书]3.流体流动形态的判定[讲述]流体的流动形态可以通过雷诺数Re来判定。
式中d——管内径,m;u-流速,m/s;ρ-密度,kg/m3:μ-黏度,Pa·s:Re-雷诺数,无量纲,Re的大小反映了流体的湍动程度,Re越大,流体出动程度越强。
当Re≤2000时,流动为层流,此区称为层流区;当Re≥4000时,一般出现湍流,此区称为湍流区;当2000<Re<4000时,可以看作是不完全的湍流,或不稳定的层流,或者看作是两者的共同贡献,而不是一种独立的流动形态。
流体在圆管内流动,当管内流体处于湍流流动时,由于流体具有黏性和壁面的约束作用,紧靠壁面处仍有一薄层流体作层流流动,称其为层流内层(或层流底层),其厚度随流体的湍流程度的增大而变薄。
教学内容【例】密度为1500kg/m3,黏度为2Pa·s的液体,在外径68mm,管壁4mm的管内流动。
流速为5m/s,计算雷诺数Re,并判断流动型态。
ρ=1500kg/m3,d=68mm-4mmx×2-60mm=0.06m,p=2Pa*s=2kg/(m·s) ,u=5m/sRe=225<2000,即为层流第四部分:小结1. 雷诺实验说明,流体的流动形态是各不相同的,通常认为流体的流动形态有两种,即层流与湍流。
化工原理讲稿 流体动力学
§3 流体动力学
一、 概述
1.流量 (1)体积流量: 单位时间内流体流过管路任一截面积的 体积,以V表示,单位:m3/s或m3/h。
(2)质量流量 : 单位时间内流体流过管路任一截面积的 质量,以W表示,单位:kg/s或kg/h。
体积流量与质量流量的关系: W=Vρ
2.流速
(1)平均流速:单位时间内流体在流动方向上流过的距离, 以u表示,单位:m/s。
方法? 6.何谓当量直径?如何计算? 7.直管阻力、局部阻力的计算?
§4 流体在管内的流动阻力
一、 流体流动的型态 二、 边界层概念 三、 流体流经管路的阻力损失 四、 直管阻力损失 五、 局部阻力损失
一、流体流动的型态 1.雷诺实验及流体流型
雷诺实验
流体的流型
层流(滞流) 过渡流(不稳定流) 湍流(紊流)
工程上 u=V/A
(2)质量流速:单位时间内流体流过管路单位截面积的质 量,以G表示,单位:kg/(m2·s)。
G W V u
AA
3.管径的估算 :
d
4V
u
一般:液体:u = 0.5~3m/s 气体:u = 10~30m/s
确定管径: 选定流速u
圆整(规格化,取标准管径)
计算
d
计算实际流速u实
通大气
1
1’ 2 2’
塔 3
3’
例题
[例1-11]如下页图所示的供水系统,水箱通大气,其内径D 为3m,排水管规格为φ48×3.5mm,水箱底至排水管出口 间的垂直距离为7.5m。排水过程的流动阻力为 45u2J/kg(其中u为排水管中的流速),水箱内的液面最高为 2.5m。
(1)排水时,不断向水箱内补充水,维持其最高液面恒定, 试求排水的体积流量。
化工原理第一章流体力学
反映管路对流体的阻力特性
表示管路中流量与压力损失之间 关系的曲线
管路特性曲线的概念
01
03 02
管路特性曲线及其应用
管路特性曲线的绘制方法 通过实验测定一系列流量下的压力损失数据 将数据绘制在坐标图上,并进行曲线拟合
管路特性曲线及其应用
01 管路特性曲线的应用
02
用于分析管路的工作状态,如是否出现阻塞、泄漏等
流速和流量测量误差分析
• 信号处理误差:如模拟信号转换为数字信 号时的量化误差、信号传输过程中的干扰 等。
流速和流量测量误差分析
管道截面形状不规则
导致实际流通面积与计算流通面积存在偏差。
流体流动状态不稳定
如脉动流、涡街流等导致流量波动较大。
流速和流量测量误差分析
仪表精度限制
仪表本身的精度限制以及长期使用后的磨损等因素导 致测量误差增大。
流体静压强的表示
方法
绝对压强、相对压强和真空受力平衡条件,推导出流体平 衡微分方程。
流体平衡微分方程的物理意义
描述流体在静止状态下,压强、密度和重力 之间的关系。
流体平衡微分方程的应用
用于求解流体静力学问题,如液柱高度、液 面形状等。
重力作用下流体静压强的分布规律
连续介质模型的意义
连续介质模型是流体力学的基础,它 使得我们可以运用数学分析的方法来 研究流体的运动规律,从而建立起流 体力学的基本方程。
流体力学的研究对象和任务
流体力学的研究对象
流体力学的研究对象是流体(包括液体和气体)的平衡、运动及其与固体边界的相互作 用。
流体力学的任务
流体力学的任务是揭示流体运动的内在规律,建立描述流体运动的数学模型,并通过实验和 计算手段对流体运动进行预测和控制。具体来说,流体力学需要解决以下问题:流体的静力
化工原理第一章流体流动课件
流体静力学基本方程
STEP 02
STEP 01
流体静力学基本方程是流 体静压强与其密度和重力 加速度的关系式。
STEP 03
该方程是流体静力学中的 基础方程,对于理解流体 静力学中的各种现象非常 重要。
该方程可以用来计算流体 的静压强、流体的密度和 重力加速度之间的关系。
静压力对流体的作用力
流体在静压力作用下会产生压缩或膨 胀,这与其弹性有关。
Part
04
流体流动的阻力
流动阻力的产生与分类
流动阻力
流体在管道中流动时,由于流体内部及 流体与管壁之间的摩擦而产生的阻力。
VS
阻力分类
直管阻力和局部阻力。直管阻力是流体在 管道中流动时,由于流体的粘性和管壁的 粗糙度引起的摩擦阻力;局部阻力则是流 体流经管路中的阀门、弯头等局部结构时 ,由于流体的方向和速度发生急剧变化而 引起的阻力。
流体微团的运动分析
流体微团的定义
流体微团是指流体中无限接近的、密合在一起的若干分子组成的微小团体。
流体微团的运动分析
通过对流体微团的运动分析,可以研究流体的宏观运动规律,如速度场、加速 度、角速度等。这些参数对于理解流体动力学的基本原理和工程应用非常重要 。
牛顿粘性定律及流体的分类
牛顿粘性定律的定义
绝对压力
以完全真空为零点测量的 压力,单位为帕斯卡(Pa )。
表压
以当地大气压为基准测量 的压力,单位也为帕斯卡 (Pa)。
真空度
与大气压相比的压力差值 ,单位为帕斯卡(Pa)。
流体静压强分布规律
流体静压强大小与流体的 密度、重力加速度和高度 有关。
在重力场中,流体静压强 随高度增加而减小。
在同一高度上,不同流体 的静压强不同。
化工原理章流体流动讲课文档
结果:(1) 85.3kPa ;(2) 83.4kPa ;(3)196.2kPa
二.压力的表示方式
三种表示方式:绝对压力、表压、真空度
绝对压力:以绝对真空(即零大气压)为基准计量 的压力,是流体的真实压力;
表压力: 以当地大气压为基准,比当地大气压高 出的压力,称为表压力。
真空度: 以当地大气压为基准,比当地大气压低 出的压力,称为真空度。
表压力=绝对压力-大气压力 式a
真空度=大气压力-绝对压力 式b
注意: ①大气压随海拔高度、温度和湿度而变; ②式a,式b的大气压均指当地大气压,如不加说 明 时均可按标准大气压计算; 压力的数值如不特殊说明,均指绝对压力。
Pa P1cgh
P a'P 2cg(hR )agR
a
由
Pa Pa '
h a
按静力学基本方程式可推出:
p1p2(AC)gR
由上式可看出,对于一定的压差,
a
a
(ρA-ρC)越小,则读数R就越大,所 以应使用两种密度接近的指示液。
工业上常用的双指示液有: 石蜡油与工业酒精;苯甲醇 与氯化钙溶液等。
【例题1-5】 用U管压差计测量气体管路上两点的压 力差,指示液为水,其密度为1000 kg/m3,读数R 为12mm。为了放大读数,改用微差压差计,指示 液A是含有40%酒精的水溶液,密度为920 kg/m3; 指示液C是煤油,密度为850 kg/m3。问读数可以扩 大多少?
物理单位制度
dy cm
1 Ps a 1P 0 10 c0 P0
厘泊
(3)粘度μ的影响因素 :
大学化学《化工原理-流体流动》课件
水
大块食盐
碾磨
加热、搅拌、溶解
Cl2
电解反应
澄清、过滤
浑盐水
H2
烧碱液
蒸发浓缩结晶
烧碱
•12
0.1 化工过程与单元操作
物理操作在生产过程中占极重要地位。 化工生产中普遍采用、遵循共同操作原理,设 备相近,具有相同作用的一些基本的物理性操作, 称为“化工单元操作”。
•13
0.1 化工过程与单元操作
——各组分的体积分率。
•42
1.1 流体静力学基本方程式
已知各组分质量分率
1 xw1 xw2 xwn
m 1 2
n
(4)
xw1, xw2 xwn
——液体混合物中各组分的质量分率。
•43
1.1 流体静力学基本方程式
已知各组分摩尔分率
M i xi M1x1 M 2 x2 M n xn
(5)
化工原理
考核方式
• 提倡并鼓励同学之间讨论作业,但最终应独立完 成作业,作业1/3以上未交的不能参加考试。
• 缺勤3次以上的不能参加考试。 • 考核方式:期末(70%)+平时成绩(30%)(作
业+笔记+考勤+期中+实验)。
•2
参考书
• 化工原理(第三版) , 陈敏恒。化学工业 出版社。
• 化工原理(新版),姚玉英主编。天津 大学出版社。
三、单位换算 1.定义:同一物理量若用不同单位度量时,其数值
需相应地改变,这种换算称为单位换算。 2.单位换算的基本方法 例:一标准大气压的压力等于1.033kgf/cm2,将其换
算成SI单位。
•25
0.4 单元操作中常用的基本概念
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4.稳定流动与不稳定流动
1)稳定流动:若与流动有关 的各参数只随位置变化,不随 时间变化,为稳定流动,如图 (打开进水管1)所示。
2)不稳定流动:若与流动有关 的各参数不仅随位置变化,而且 随时间变化,为不稳定流动,如 图(关闭进水管1)所示。
二、物料衡算——连续性方程
1.稳定流动的物料平衡
W1=W2 u1A1ρ1= u2A2ρ2
W1 = W2 或:u1A1ρ1= u2A2ρ2
三、机械能衡算-柏努力方程式
1.流动的流体所具有的机械能
(1)位能:质量为m的流体距基准水平面高度为Z时的位能 为mgZ。单位为J。
比位能:单位质量的流体距基准水平面高度为Z时的位能, 称为比位能。比位能大小为gZ。单位为J/kg。
(2)动能:质量为m,流速为u的流体所具有的动能为1 mu2
2.边界层的发展:
x 较小→边界层厚度δ较小→u 较小→层流边界层; x ↑→δ↑→u ↑→湍流↑→湍流边界层;
但层流底层(层流内层)始终存在。
判据:
流型由Rex= xu0ρ/μ值来决定,对于光滑的平板壁面: Rex≤5×105时,滞流; Rex≥3×106时,湍流; Rex=5×105~3×106,过渡流。
通大气
1
1’ 2 2’
塔 3
3’
例题
[例1-11]如下页图所示的供水系统,水箱通大气,其内径D 为3m,排水管规格为φ48×3.5mm,水箱底至排水管出口 间的垂直距离为7.5m。排水过程的流动阻力为 45u2J/kg(其中u为排水管中的流速),水箱内的液面最高为 2.5m。
(1)排水时,不断向水箱内补充水,维持其最高液面恒定, 试求排水的体积流量。
连续性方程
不可压缩流体由于ρ为常数,则有 u1A1=u2A2
对内径为d 的圆形管路,存在
u1 u2
d2 d1
2
【例】
某蒸汽管路的直管直径d1 =50mm,流速u1 =25m/s,密度ρ1 =2.62kg/m3,蒸汽分两支管流出。 出口处的蒸汽密度及管径分别为: ρ2 =2.24kg/m3, d2 =35mm; ρ3 =2.3kg/m3,d3 =30mm,求出
(2)若排水时停止向水箱补充水,试问将水箱内的水排完 需要多少时间?
进
水
1
管
1’
dZ
Z 2.5
2 2’
例1-11图
注意事项
1.画出示意图 2.选取截面要进行能量衡算 3.选取基准水平面 4.单位必须统一
§4 流体在管内的流动阻力
本节思考题 1.流体的流动类型有哪几种?如何判断? 2.雷诺准数(Re)的物理意义是什么? 3.范宁公式(Fanning)。 4.层流时摩擦系数计算式。 5.掌握摩擦系数图(λ-Re,ε/d)查取摩擦系数的
Ne
We
W
561.2
2.6 104 3600
3.98 103W
例1-10
(2)列截面2-2与3-3间的柏努利方程式,即
gZ 2
u2 2 2
p2
We
gZ3
u2 3 2
p3
(
h )f 23
p2
g(Z3
Z2)
u32
u22 2
p3
(
hf )23
Z2 0.4m;u2 u3;(hf )23 200J / kg
1.02(m / s)
( hf )13 10 200 210J / kg
900kg / m3
将数据代如上式,得
We
9.807
(12
4)
1.022 2
0
2.45 105 900
0
210
561.2(J
/
kg)
则泵的有效压头为: 泵的有效功率为
He
We g
561.2 9.807
57.2m
(1)柏努利方程式的几种形式。
gZ1
1 2
u12
p1
we
gZ2
1 2
u22
p2
p f
Z1
u12 2g
p1
g
He
Z2
u22 2g
p2
g
Hf
其中
p f
hf
g H
f
, He
we g
3.柏努利方程式的分析与讨论
(2)对于无外功加入的实际流体的流动管路,流体总是由总 比能大的截面流向总比能小的截面。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、机械能衡算-柏努力方程式
(4)外功:由流体输送设备(泵或压缩机等)向流体作功, 流体便获得了相应的机械能,称为外功或有效功。单位质 量(1kg)流体所获得的外加机械能,以We表示,单位为 J/kg。
(5)能量损失:由于流体具有粘性,在流动时存在着内摩 擦力,便会产生流动阻力,因而为克服流动阻力就必然会 消耗一部分机械能。把克服流动阻力而消耗的机械能称为 能量损失。对单位质量(1kg)流体在衡算范围内流动时的 能量损失称为比能损失,以hf表示,单位为J/kg。
方法? 6.何谓当量直径?如何计算? 7.直管阻力、局部阻力的计算?
§4 流体在管内的流动阻力
一、 流体流动的型态 二、 边界层概念 三、 流体流经管路的阻力损失 四、 直管阻力损失 五、 局部阻力损失
一、流体流动的型态 1.雷诺实验及流体流型
雷诺实验
流体的流型
层流(滞流) 过渡流(不稳定流) 湍流(紊流)
工程上 u=V/A
(2)质量流速:单位时间内流体流过管路单位截面积的质 量,以G表示,单位:kg/(m2·s)。
G W V u
AA
3.管径的估算 :
d
4V
u
一般:液体:u = 0.5~3m/s 气体:u = 10~30m/s
确定管径: 选定流速u
圆整(规格化,取标准管径)
计算
d
计算实际流速u实
E1
gZ1
1 2
u12
p1
,
E2
gZ 2
1 2
u22
p2
E1, E2称总比能
(3)流体的静止状态是其流动状态的一种特殊形式。系统无
外功加入,we=0,∑hf=0,则
gZ1
p1
gZ2
p2
p1 p2 g (Z 2 Z1 )
3.柏努利方程式的分析与讨论
(4)单位时间内输送机械对流体所作的有效功称为有效功率, 以Ne表示,即Ne=weW=weVρ
流体动力学
本节思考题
1.流体的体积流量、质量流量、流速(平均流速)及质 量流速的定义及相互关系。 2.什么是连续性方程式,说明其物理意义及应用。 3.掌握理想流体和实际流体的柏努利方程式,说明各项 单位及物理意义。 4.应用柏努利方程式时,应注意哪些问题?如何选取基 准面和截面? 5.应用柏努利方程式可以解决哪些问题?
影响因素:流速u、流体密度ρ、粘度μ、管径d
2.流型的判别依据——雷诺数
雷诺准数: 流型判别:
Re du
Re ≤ 2000 2000 < Re <4000 Re ≥ 4000
层流区 过渡区
湍流区
3.雷诺数Re 的物理意义:
uA 质量流量 u
Re du u 2
u A
A
u u
u
d
d
d
单位横截面积上的惯性力 惯性力 单位接触面积上的粘性力 粘性力
单位为J。
2
比动能:单位质量流速为u的流体所具有的动能称为 比动能,比动能大小为 单1位u为2 J/kg。
2
三、机械能衡算-柏努力方程式
(3)压力能(静压能): 质量为m,体积为V,压力为P的流体具有的静压能为:
静压能单位
pV
[
N m2
.m3
]
[ N .m]
[J
]
比静压能:单位质量的流体所具有的静压能称为~ 比静压能大小为PV/m=P/ρ,单位为J/kg。
将以上各已知数据代入上式,则得
p2 900 (12 0.4) 9.807 0 2.45 105 900 200 2.275 105 pa
厚度:
对于滞流边界层:
4.64
x
R 0.5 ex
对于湍流边界层(5×105<Rex<107) :
x
0.376 R 0.2
ex
3.圆筒壁边界层的形成与发展
进口段
uo
d
Xo
进口段长度:边界层外缘与圆管中心线汇合时的距离x0。 x≥x0时, = R,管内各界面上的速度分布及流型不变。
3.圆筒壁边界层的形成与发展
§3 流体动力学
一、 概述
1.流量 (1)体积流量: 单位时间内流体流过管路任一截面积的 体积,以V表示,单位:m3/s或m3/h。
(2)质量流量 : 单位时间内流体流过管路任一截面积的 质量,以W表示,单位:kg/s或kg/h。
体积流量与质量流量的关系: W=Vρ
2.流速
(1)平均流速:单位时间内流体在流动方向上流过的距离, 以u表示,单位:m/s。
管内流型属层流还是湍流取决于汇合点处边界层内的 流动属层流还是湍流
流型判别:
Re
du
层流时进口段长度x0 :
x0 d
0.0575Re
滞流时:取x0=(50~100)d 湍流时:取x0=(40~50)d
4.圆柱和球体的边界层——边界层的分离
驻点
u0
BC
分离点
C’
C’ 倒流
A
D
x
边界层
AB :流道缩小,速度增加,压力减小(加速减压) BC :流道增加,速度减小,压力增加(减速增压) CC’以上:分离的边界层 CC’以下:在逆压强梯度的推动下形成倒流,产生大
量旋涡,产生形体阻力或漩涡阻力