流体力学原理演示教学

李峥嵘 博士
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1、流线 液流中同一瞬间由许多质点组成的曲线，
该曲线上任一点的切线方向就是该点的 流速方向，它形象地描绘了该瞬时整个 液流的流动情况(图3—1)
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2、流管 在液流中取一封闭垂直于流向的平面，在
其中划出权微小面积，则其周边上各点 的流线构成流管 3、流束 流管内流线的总和 4、股流 充满流管内的流体
均匀流。
2）非均匀流
流体过流断面沿程改变或流动方向变化，
会使同一流线上的各点流速大小和方向发
生变化．这种流动称为非均匀流。
在管道上扩大或缩小处的水流运动即为非
均匀流。在非均匀流中，若流线几乎是平
行的且接近直线对称为渐变流，过流断面
可认为是平面；不能满足渐变流条件的非
均匀流即为急变流。
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与作用的方向无关。换言之，一点上各个方向 的压强均相等。这是因为静止流体中某一点
受四面八方的压应力而达到平衡。
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四、流体静力学基本方程
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第三章 流体动力学
一、 动力学的基本原理 流体动力学是研究流体运动规律的科学。
对于流速较低的气体，在压强及温度变 化不大时，其容重的变化也比较小，在 一般工程应用中可视为常数。
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4、易流性 流体的形状随容器形状的不同而改变，这
是由于流体不能承受剪力所形成的，这 种性质称为易流性。 液体在重力作用下．由高处向低处流，易 流性是改变液体运动状态的主要因素。
复杂的运动情况。 常根据运动特点对其进行分类。
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1．根据流动要素(流速与压强)与流行时间分类 1）恒定流
流场内任一点的流速与压强不随时间变化，
而仅与所处位置有关的流体流动称为恒定流。 在这种流动中．流线与质点运动的轨迹相重合。 2）非恒定流
运动流体各质点的流动要素随时间而改变的
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3、按液流运动接触的壁面情况分类
1）有压流
流体过流断面的周界为壁面包围，没有自由面
为有压流或压力流。——般供水、供热管道均
／m3、压强为kg／cm2及热量(cal)等
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第二章 流体静力学
一、流体静力学概念 研究流体静止或平衡时的力学规律及其工程应 用的科学。
由于静止流体无相对速度，不呈现粘滞性
，不存在切力，也不能承受拉力，故其所受的 力只能是压力。
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二、压强 在静水中，取一微小面积Δw,其上作用静 水压力ΔP，则面积上的平均压强
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三、静止流体压强的两个特性： (1)静止压强的方向
必然沿着作用面的内法线方向，即垂直指向
作用面。这是因为静止流体内的应力只能是压 应力；
(2)流体中任一点静水压强的大小
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四、计量单位 1、国际单位
1）基本单位：长度、质量、时间、热力
学温度、物质的量、电流和发光强度7种 物理量的单位。 其中与流体力学及传热学有关的是前5种 相应的单位名称和符号为米(m)、千克(kg) 、秒(s)、开尔文（k）、摩[尔](mol)，
在流体静力学中．压强只与水深有关，
或者说与所处空间位置有关
在流体动力学中，压强还与运动情况有
关
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二、流体运动的基本概念 流体运动是由无数流体质点的运动所组成
的，且各质点之间都有力相互作用，质 点上的力和其本身的运动存在一定的规 律性，找到其原因，就可以解决运动中 的问题。 下边介绍流体运动中的几个基本概念。
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2）导出量和导出单位 均以基本量和基本单位表示，如速度为m
／s、密度为kg／m3、耗热量为w等。 .
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2、工程单位 1）基本单位 工程单位以力(kg)、长度(m)及时间(s)三个
物理量为基本量 其他的物理单位均以基本量表示 如密度为kg／m3、速度为m／s、容重为kg
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液体的压缩性及膨胀性很小、在很多工程 技术常忽略不计，对工程计算误差影响 甚小。
但在热水工程中为了保证运行安全，还是 应考虑其膨胀性，如在热水工程中设膨 胀水箱、安全阀等。
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气体具有显著的压缩性和膨脓性，其容重 、压强和热力学温度三者的关系如下式 ：
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5、粘滞性 流体在运动中，由于分子间的动量交换和
分子间的作用力会引起内摩擦阻力，这 种性质称为流体的粘滞性。 粘滞性的大小随流体的种类及所处的外界 条件而不同。例如流体中的水与重油， 温度的高低都影响其粘滞性的变化。 牛顿试验研究提出与粘滞性有关的内摩擦 定律为
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运动则称为非恒定流，水位随水的放出而不断
改变的水流运动。 非恒定流的情况较复杂，以后一般问题多为恒定
流的。
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2．根据流体流速变化分类 1）均匀流
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流体流速的大小和方向沿流线不变的水
流称为均匀流。
这种稳定流动的流线为相互平行的直线，
在输送流体的等管径管道内的液流即属于
流体力学原理
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三、流体的主要物理性质 1、密度及比容：
物体单位容积所具有的质量称为密度； 而密度的倒数即单位质量的容积称为比 容
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2、容重或重度 物体单位容积的重量
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3、流体的压缩性及膨胀性 1）压缩性： 流体的容积与压强的变化成反比的性质 2）膨胀性： 容积与温度变化成比例的性质
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5、过流断面 在股流上垂直于所有流线的截面。其形状
随流线形状而定．可能是平面或曲面。 6、元流与总流 过流断面为无限小时的流束称为元流 过流断面为有限大时的流束称为总流。
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三、流体运动的分类 流体运动受其物性和边界条件的影响呈现