流体力学在工程中的应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一 —
ｄ Ｖ／ ｖ
ｄ
一 一 Ｖ ｘ ｄ
１、 ， ｄ Ｖ
热膨胀 系数 可 以表 示液体 的热 膨胀 性
一
１、 ， ｄ Ｖ
一
一
１、 ，ｄ Ｄ
１ 流 体 的主 要 物 理性 质
１ ． １ 流 动性
般 情况下 ， 在考 虑实 际工程 情况 时 ， 将 液体 当 成 不 可压 缩气体 ， 即不 考虑 液体密 度 的变化 ， 将密 度
１ ． ２ 黏 性
由于流体 黏性 的存 在 ， 流体 在 通 道 内流 动 的过 程中， 流体 内部各 流层之 间存在 相对 运动 ， 各流层 之
间产 生 了摩擦 力 ， 因此就 有一部 分机 械能 的损失 ， 用 水 头损 失来 表示 。水头 损失分 为沿 程水 头损失 和局
部 水头 损失 两种 ： 沿 程水 头 损 失 均匀 分 布 在 整个 流 段上 ， 与流段 的 长度成正 比 ， 用＾ ， 来 表示 ； 局部 水头 损 失一 般产 生在 能够 改 变其 流 速 的局 部 阻碍 处 （ 如 弯 管处 、 三通处等） ， 用 表 示 。 总 的 水 头 损 失 为
形 态之 间 的相互 作用 ； 通过 对这 些相 互作 用 的分 析 ， 优化 整个 系统 。
一
流 体 的压 缩 性是 指 在 流体 表 面压 力增 大 时 ， 流 体 体积 缩小 、 密度增 大 ， 除去外 力后 能恢 复原状 的性 质 。压 缩系数 可 以表示 出液体 的压缩 性
一
下 面具 体 以某 工程 实例 来 具体 阐述 如何 计算 泵 的安 装高 度 。图 １中， 离 心泵 的吸水量 Ｑ＝１ ５ ｏ ｍ３ ／ ｈ ， 吸水 管 长度 ｚ 一５ ｍ， 管 径 ｄ＿ －２ １ ９ ｍｍ ， 沿程 阻力 系 数 一０ ． ０ ４ ５ ， 底部 带滤 网的 阀 门的局 部 阻 力 系 数 。 一ｉ ０ ， ９ ０ 。 弯 头 的局部 阻力 系数 一０ ． ４ ， 经 查设 备 样 本 可得水 泵 的 允许 吸 上 真 空 高 度 ［ ］ 一６ Ｉ ｎ ， 试确
度 和运 动黏 度 口， 两 者 之 间关 系 为 ： ， 液 体 的
Ｐ
离 心 泵 是实 际 工程 中经 常应 用 到 的管 路 设备 ， 泵 的工 作效 率 的高低直 接决定 了整个管 网的工作运 行 情况 。离 心泵 在安装 时 ， 其安装 高度 过高 时 ， 当泵
黏度 随着 温度 的升 高而 减 小 ， 气 体 的黏 度 随 着温 度 的升 高而增 大 。
一
视为 常数 ； 但是 当工作 温度 变化较 大 时 ， 必须 考虑 液
体体 积膨胀 对 系统造成 的影 响 。
流动性是 流体 与 固体 最本 质 的 区别 ， 即 固体 没 有 流动 性 ， 在 剪切力 的作 用下 可 以保持平 衡状 态 ， 而 流体无 论是 处于静 止 还 是 运 动状 态 ， 几 乎 都 不 能 承
ｈ ＝ － ｈｆ ＋ ｈｆ 。
黏性 是 流体 的 固有 物 理 性质 ， 实质 就 是 流体 的 内摩擦 特 性 。 当流 体 与 固 体 管 道 间产 生 相互 运 动
时， 正 是 由于黏性 的存 在 ， 才 会 产 生 机械 能 的损 失 ， 在讨论 实 际工程 问题 时 ， 要 引入 相关 的修 正系数 ， 才 能使计 算 结果准 确 。描述 黏度 大小 的参数 有动 力黏
吸入 口处 压力 大于 其允 许 吸 上 真空 高 度 时 ， 会 产 生
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ － ０ ９ － ０ ８
现
Biblioteka Baidu
代
冶
金
第４ ４卷
汽蚀 现象 。泵 的允 许 吸上真 空高 度可 以通过 查设 备
制造 厂家 样本 得到 。
决 定管 壁 的厚 度值 。在 实 际计 算 过 程 中 ， 按 照 变 径 大小取 控制 体 ， 流进 面上 液 体 所 受 平 均 压 强 大 小 为 Ｐ ， 流 出面上 液体 所 受 的平 均 压强 大小 为 Ｐ ， 管 壁
受 拉力 ； 因此 ， 流体 具 有 抵抗 压缩 变 形 的 能 力 ， 而没 有抵 抗拉伸变形 的能力 。当压强 或温 度发生变 化时 ，
２ 实 际 工 程 应 用
２ ． １ 确 定水 泵的安 装高 度
流体的密度也 随之 产生 变化 ， 对 于 液体 而言 ， 变化 量 较小， 因此在实 际工程 应用 中， 一般 可视为常数 。
关键词 ： 流体力学 ； 伯 努 利 方 程 ；水 头 损 失 ； 黏 性
中 图分 类号 ： ＴＢ １ ２ ６
１ ． ３ 压 缩性 与热膨 胀性
引 言
流 体力 学是 力 学 的分 支 学科 ； 流体 主 要分 为 气 体 和液体 。在实 际 工程 问题 中 ， 流 体 力 学 得到 了相 当广泛 的应用 。本 文 主要 以液 体 为 工作 介 质 ， 讨 论 流 体与 固体壁 面 、 流 体与 流体之 间 、 流体与 其他 运动
摘 要 ：简 述 了流 体 的 流 动 性 、 黏性 、 压缩性与 热膨胀性等几 个特性 ； 主要 以液体的特性为讨论 重点， 再 结合工程 实
例， 描 述 了几种 常见 工 况 下 ， 如 何 应 用 流 体 力 学的 相 关 理 论 知 识 ， 从 而确 定 系统 中其 他 的参 数 。
第４ ４ 卷第 ６ 期 ２ ０ １ ６年 １ ２ 月
现 代 冶 金
Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕｒ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ４ ４ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ Ｃ ． ２ Ｏ１６
流体 力 学在 工程 中 的应 用
朱 卓 ，王 晓／ Ｉ
（ 大 垣集 团有 限 公 司 ，江苏 南 京 ２ １ １ １ １ ２ ）
定水 泵 的 最 大 安装 高 度 Ｈ 。如 图 １所 示 ， 取 断 面 １ － １和 ２ — ２为控 制体 的断 面 ， １ — １为 基 准 面 。根 据 总
ｄ Ｖ／ ｖ
ｄ
一 一 Ｖ ｘ ｄ
１、 ， ｄ Ｖ
热膨胀 系数 可 以表 示液体 的热 膨胀 性
一
１、 ， ｄ Ｖ
一
一
１、 ，ｄ Ｄ
１ 流 体 的主 要 物 理性 质
１ ． １ 流 动性
般 情况下 ， 在考 虑实 际工程 情况 时 ， 将 液体 当 成 不 可压 缩气体 ， 即不 考虑 液体密 度 的变化 ， 将密 度
１ ． ２ 黏 性
由于流体 黏性 的存 在 ， 流体 在 通 道 内流 动 的过 程中， 流体 内部各 流层之 间存在 相对 运动 ， 各流层 之
间产 生 了摩擦 力 ， 因此就 有一部 分机 械能 的损失 ， 用 水 头损 失来 表示 。水头 损失分 为沿 程水 头损失 和局
部 水头 损失 两种 ： 沿 程水 头 损 失 均匀 分 布 在 整个 流 段上 ， 与流段 的 长度成正 比 ， 用＾ ， 来 表示 ； 局部 水头 损 失一 般产 生在 能够 改 变其 流 速 的局 部 阻碍 处 （ 如 弯 管处 、 三通处等） ， 用 表 示 。 总 的 水 头 损 失 为
形 态之 间 的相互 作用 ； 通过 对这 些相 互作 用 的分 析 ， 优化 整个 系统 。
一
流 体 的压 缩 性是 指 在 流体 表 面压 力增 大 时 ， 流 体 体积 缩小 、 密度增 大 ， 除去外 力后 能恢 复原状 的性 质 。压 缩系数 可 以表示 出液体 的压缩 性
一
下 面具 体 以某 工程 实例 来 具体 阐述 如何 计算 泵 的安 装高 度 。图 １中， 离 心泵 的吸水量 Ｑ＝１ ５ ｏ ｍ３ ／ ｈ ， 吸水 管 长度 ｚ 一５ ｍ， 管 径 ｄ＿ －２ １ ９ ｍｍ ， 沿程 阻力 系 数 一０ ． ０ ４ ５ ， 底部 带滤 网的 阀 门的局 部 阻 力 系 数 。 一ｉ ０ ， ９ ０ 。 弯 头 的局部 阻力 系数 一０ ． ４ ， 经 查设 备 样 本 可得水 泵 的 允许 吸 上 真 空 高 度 ［ ］ 一６ Ｉ ｎ ， 试确
度 和运 动黏 度 口， 两 者 之 间关 系 为 ： ， 液 体 的
Ｐ
离 心 泵 是实 际 工程 中经 常应 用 到 的管 路 设备 ， 泵 的工 作效 率 的高低直 接决定 了整个管 网的工作运 行 情况 。离 心泵 在安装 时 ， 其安装 高度 过高 时 ， 当泵
黏度 随着 温度 的升 高而 减 小 ， 气 体 的黏 度 随 着温 度 的升 高而增 大 。
一
视为 常数 ； 但是 当工作 温度 变化较 大 时 ， 必须 考虑 液
体体 积膨胀 对 系统造成 的影 响 。
流动性是 流体 与 固体 最本 质 的 区别 ， 即 固体 没 有 流动 性 ， 在 剪切力 的作 用下 可 以保持平 衡状 态 ， 而 流体无 论是 处于静 止 还 是 运 动状 态 ， 几 乎 都 不 能 承
ｈ ＝ － ｈｆ ＋ ｈｆ 。
黏性 是 流体 的 固有 物 理 性质 ， 实质 就 是 流体 的 内摩擦 特 性 。 当流 体 与 固 体 管 道 间产 生 相互 运 动
时， 正 是 由于黏性 的存 在 ， 才 会 产 生 机械 能 的损 失 ， 在讨论 实 际工程 问题 时 ， 要 引入 相关 的修 正系数 ， 才 能使计 算 结果准 确 。描述 黏度 大小 的参数 有动 力黏
吸入 口处 压力 大于 其允 许 吸 上 真空 高 度 时 ， 会 产 生
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ － ０ ９ － ０ ８
现
Biblioteka Baidu
代
冶
金
第４ ４卷
汽蚀 现象 。泵 的允 许 吸上真 空高 度可 以通过 查设 备
制造 厂家 样本 得到 。
决 定管 壁 的厚 度值 。在 实 际计 算 过 程 中 ， 按 照 变 径 大小取 控制 体 ， 流进 面上 液 体 所 受 平 均 压 强 大 小 为 Ｐ ， 流 出面上 液体 所 受 的平 均 压强 大小 为 Ｐ ， 管 壁
受 拉力 ； 因此 ， 流体 具 有 抵抗 压缩 变 形 的 能 力 ， 而没 有抵 抗拉伸变形 的能力 。当压强 或温 度发生变 化时 ，
２ 实 际 工 程 应 用
２ ． １ 确 定水 泵的安 装高 度
流体的密度也 随之 产生 变化 ， 对 于 液体 而言 ， 变化 量 较小， 因此在实 际工程 应用 中， 一般 可视为常数 。
关键词 ： 流体力学 ； 伯 努 利 方 程 ；水 头 损 失 ； 黏 性
中 图分 类号 ： ＴＢ １ ２ ６
１ ． ３ 压 缩性 与热膨 胀性
引 言
流 体力 学是 力 学 的分 支 学科 ； 流体 主 要分 为 气 体 和液体 。在实 际 工程 问题 中 ， 流 体 力 学 得到 了相 当广泛 的应用 。本 文 主要 以液 体 为 工作 介 质 ， 讨 论 流 体与 固体壁 面 、 流 体与 流体之 间 、 流体与 其他 运动
摘 要 ：简 述 了流 体 的 流 动 性 、 黏性 、 压缩性与 热膨胀性等几 个特性 ； 主要 以液体的特性为讨论 重点， 再 结合工程 实
例， 描 述 了几种 常见 工 况 下 ， 如 何 应 用 流 体 力 学的 相 关 理 论 知 识 ， 从 而确 定 系统 中其 他 的参 数 。
第４ ４ 卷第 ６ 期 ２ ０ １ ６年 １ ２ 月
现 代 冶 金
Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕｒ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ４ ４ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ Ｃ ． ２ Ｏ１６
流体 力 学在 工程 中 的应 用
朱 卓 ，王 晓／ Ｉ
（ 大 垣集 团有 限 公 司 ，江苏 南 京 ２ １ １ １ １ ２ ）
定水 泵 的 最 大 安装 高 度 Ｈ 。如 图 １所 示 ， 取 断 面 １ － １和 ２ — ２为控 制体 的断 面 ， １ — １为 基 准 面 。根 据 总