流体力学基础
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（四）课程要求 提高出勤率； 有课件给同学们复习，希望大家下载； 完成好作业，15%的平时成绩主要看作业； 开卷考试，但计算题较多，有一定的难度。
第一篇建筑设备涉及的基础知识 第一章流体力学基本知识
第0节流体与流体力学
(一)流体的定义:
流体是与固体相对应的一种物体形态， 是液体和气体的总称。除水和空气以外，流 体还包括水蒸气、润滑油、地下石油、含泥 沙的江水、血液、水银、高温条件下的等离 子体等等。
即呈现出：附着在动板下面的流体层的运
动速度与动板的速度相 y
等，愈往下速度愈小，
u
直到附着在定板上的流
体层的速度为零。速度
在平板的法线方向上呈 线性速度分布规律。
x u=0
运动速度较慢的每一流体层(慢层)，都 是在运动速度较快的流体层(快层)的带动 下才发生运动的。 运动较快的流体层(快 层)也受到运动较慢的流体层(慢层)的阻滞 ，而不能运动得更快。相邻流体产生相对
与法向速度梯度成正比;同流 体动力粘度成正比。
du 为速度梯度，即 dy
y方向速度的变化率
动力粘度：动力粘度表示速度梯度等于1时
的接触面上的切应力。即：
du / dy
值由实验测，单位:Pa∙S ( 帕秒) 流体粘滞性的大小还可由运动粘度来反映。
即： =µ/ρ 单位是：m2/s，由于参数 中没有涉及力，其量钢为长度和时间，所以 叫运动粘度。水和空气的粘度见表1-1和表 1-2。工程中遇到的大多数流体的动力粘度 与压力变化无关，只有极高压力时其值才略 高一点。气体的运动粘度随压力变化显著， 所以要确定非标准大气压下的气体的运动粘 度，应先查它的动力粘度，再计算运动粘度。
流体力学是在人类同自然界作斗争和在 生产、科学研究的实践中逐步发展起来的。 古时中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝 李冰父子带领民众修建的都江堰，至今还在 发挥着防洪和灌溉的作用。
当今流体力学已发展成为自然科学基础 科学体系的一部分，在气象、水利研究，船 舶、飞行器、汽车、叶轮机械和核电站的设 计制造，以及生物学、医学、天体物理等等 研究领域，都得到广泛的应用到。许多现代 科学技术所研究的问题既受流体力学的指导， 同时也促进了流体力学不断地发展。1950 年后，电子计算机的发展又予以流体力学极 大的推动。
对于均质流体，单位体积（V）的流体所具 有的质量（m）叫流体的密度。
m (kg / m3)
V
例：某钢瓶的容积为 0.5m³,其内部装有质量 为 1.2Kg的气体，求:钢 瓶内气体的密度?
解：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m
1.2
2.4
(kg / m3)
V 0.5
低密度的流体（如空气）的惯性就小， 达到相同的速度所需要的动力就小；高密度 的流体（如水）的惯性就大，达到相同的速 度所需要的动力就大。
流体的粘滞性对流体的运动有很大的影 响，为了克服内摩擦力，它要不断消耗运动 流体的能量。所以流体的粘滞性是实际工程 水力计算中必须考虑的一个重要因素。但对 于静止流体，由于各层间没有相对运动，粘 滞性也就不显示。
例如：河流中心流层流动最快，越靠近河 岸流动越慢，岸边水几乎不流动，这种现 象就是由于流层间存在内摩擦力造成的。 说明实际流体具有粘性，在流动时就存在 阻力。
流体是由大量的、不断地作热运动而且 无固定平衡位置的分子构成的，它的基本特 征是没有一定的形状并且具有流动性，在很 小的外力作用下，就能产生流动。
（二）流体力学
流体力学是研究流体 (液体和气体)的机械运动规律及其应用的学 科，是力学的一个分支。主要研究在各种力 的作用下，流体本身的状态，以及流体和固 体壁面、流体和流体间相互作用的规律。
(3)牛顿粘性定律
实验证明：流体在两界 y
面之间流动时，由于材料之
u
间摩擦力的存在，使流体内
部与流体和界面接触处的流
动速度发生差别，产生一个
u=0
渐变的速度场。当平板之间
x
的距离不是很大，速度不是 内摩擦力 du
很高时，平版间的速度分布
dy
是线性的。可导 出:流体层 总的摩擦力T A
间的内摩擦力（或切应力） A为层与层接触的面积。
ρ=1000kg/m3 （水的密度见补表1-1） 空气在标准大气压和20℃时的密度为
ρ=1.20kg/m3 （具体计算后面讲）
（二）流体的粘滞性
（1）动板实验：两块忽略边缘影响的无限大 平行的平板，其间充满静止流体。当下板固 定不动，上板以匀速平行下板运动时，两板 之间的流体便处于不同速度的运动状态。
（二）本课讲授的内容：
(1)流体力学及热力学基础； (2)建筑给排水及消防设备基本工作原理及应
用技术；
(3)采暖供热的基本工作原理及应用技术； (4)通风和空调（包括制冷）的基本工作原理
及应用技术；
(5)建筑供配电系统、照明电 器和弱电系统（通讯、有线 电视、监控保安）的基本技 术。
（三）本课要求掌握的内容 建筑设备的基本工作原理； 设计或选型计算的最基本方法； 设备的基本结构或系统的集成方法。
（4）流体的重度的定义:对于均质流体， 单位体积（V）的流体所具有的重力G叫 流体的重度.
G (N / m3)
V
mg g
V g为重力加速度
g 9.807m / s2
（5）水和空气的密度
流体的密度或重度是随其温度和所受到 的压力变化而变化的。其中液体的密度或重 度随其温度和所受到的压力变化而变化的量 不大，可视为一固定值；而气体的密度或重 度随其温度和所受到的压力变化而变化的量 比较大，设计计算时通常不能视为一固定值。 水在标准大气压和4℃时的密度为
运动时，快层对慢层产生的是一个拖曳力 ，使慢层加速(作用力) ；相反，慢层对快 层产生一个方向相反的阻滞力，使快层减 速(反作用力) 。我们把一对大小相等、方 向相反的拖曳力和阻滞力称为内摩擦力(粘 滞力)。
（2）流体的粘滞性定义：实验表明流体流动
时将产生内摩擦力，正是由于相邻两流层接 触面上产生的内摩擦力（或称为粘滞力）阻 碍流体质点或流层间（或流层与固体壁面间 ）的相对运动。 我们把在运动状态下，流 体具有的抵抗相对运动或剪切变形的能力， 称为粘滞性。
建筑内部的给水、排水、 采暖、通风、空调系统，都 是以流体作为工作介质，系 统设计的基本理念都涉及到流体力学问题。
第一节流体的主要力学性质
（一）流体的惯性 （1）惯性的定义：物体维持原来运动状态（包 括静止）的特性叫流体的惯性。 （2）惯性的度量：物体惯性的大小用其质量m 大小来度量，质量大的物体惯性大。 （3）流体的密度的定义:
第一篇建筑设备涉及的基础知识 第一章流体力学基本知识
第0节流体与流体力学
(一)流体的定义:
流体是与固体相对应的一种物体形态， 是液体和气体的总称。除水和空气以外，流 体还包括水蒸气、润滑油、地下石油、含泥 沙的江水、血液、水银、高温条件下的等离 子体等等。
即呈现出：附着在动板下面的流体层的运
动速度与动板的速度相 y
等，愈往下速度愈小，
u
直到附着在定板上的流
体层的速度为零。速度
在平板的法线方向上呈 线性速度分布规律。
x u=0
运动速度较慢的每一流体层(慢层)，都 是在运动速度较快的流体层(快层)的带动 下才发生运动的。 运动较快的流体层(快 层)也受到运动较慢的流体层(慢层)的阻滞 ，而不能运动得更快。相邻流体产生相对
与法向速度梯度成正比;同流 体动力粘度成正比。
du 为速度梯度，即 dy
y方向速度的变化率
动力粘度：动力粘度表示速度梯度等于1时
的接触面上的切应力。即：
du / dy
值由实验测，单位:Pa∙S ( 帕秒) 流体粘滞性的大小还可由运动粘度来反映。
即： =µ/ρ 单位是：m2/s，由于参数 中没有涉及力，其量钢为长度和时间，所以 叫运动粘度。水和空气的粘度见表1-1和表 1-2。工程中遇到的大多数流体的动力粘度 与压力变化无关，只有极高压力时其值才略 高一点。气体的运动粘度随压力变化显著， 所以要确定非标准大气压下的气体的运动粘 度，应先查它的动力粘度，再计算运动粘度。
流体力学是在人类同自然界作斗争和在 生产、科学研究的实践中逐步发展起来的。 古时中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝 李冰父子带领民众修建的都江堰，至今还在 发挥着防洪和灌溉的作用。
当今流体力学已发展成为自然科学基础 科学体系的一部分，在气象、水利研究，船 舶、飞行器、汽车、叶轮机械和核电站的设 计制造，以及生物学、医学、天体物理等等 研究领域，都得到广泛的应用到。许多现代 科学技术所研究的问题既受流体力学的指导， 同时也促进了流体力学不断地发展。1950 年后，电子计算机的发展又予以流体力学极 大的推动。
对于均质流体，单位体积（V）的流体所具 有的质量（m）叫流体的密度。
m (kg / m3)
V
例：某钢瓶的容积为 0.5m³,其内部装有质量 为 1.2Kg的气体，求:钢 瓶内气体的密度?
解：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m
1.2
2.4
(kg / m3)
V 0.5
低密度的流体（如空气）的惯性就小， 达到相同的速度所需要的动力就小；高密度 的流体（如水）的惯性就大，达到相同的速 度所需要的动力就大。
流体的粘滞性对流体的运动有很大的影 响，为了克服内摩擦力，它要不断消耗运动 流体的能量。所以流体的粘滞性是实际工程 水力计算中必须考虑的一个重要因素。但对 于静止流体，由于各层间没有相对运动，粘 滞性也就不显示。
例如：河流中心流层流动最快，越靠近河 岸流动越慢，岸边水几乎不流动，这种现 象就是由于流层间存在内摩擦力造成的。 说明实际流体具有粘性，在流动时就存在 阻力。
流体是由大量的、不断地作热运动而且 无固定平衡位置的分子构成的，它的基本特 征是没有一定的形状并且具有流动性，在很 小的外力作用下，就能产生流动。
（二）流体力学
流体力学是研究流体 (液体和气体)的机械运动规律及其应用的学 科，是力学的一个分支。主要研究在各种力 的作用下，流体本身的状态，以及流体和固 体壁面、流体和流体间相互作用的规律。
(3)牛顿粘性定律
实验证明：流体在两界 y
面之间流动时，由于材料之
u
间摩擦力的存在，使流体内
部与流体和界面接触处的流
动速度发生差别，产生一个
u=0
渐变的速度场。当平板之间
x
的距离不是很大，速度不是 内摩擦力 du
很高时，平版间的速度分布
dy
是线性的。可导 出:流体层 总的摩擦力T A
间的内摩擦力（或切应力） A为层与层接触的面积。
ρ=1000kg/m3 （水的密度见补表1-1） 空气在标准大气压和20℃时的密度为
ρ=1.20kg/m3 （具体计算后面讲）
（二）流体的粘滞性
（1）动板实验：两块忽略边缘影响的无限大 平行的平板，其间充满静止流体。当下板固 定不动，上板以匀速平行下板运动时，两板 之间的流体便处于不同速度的运动状态。
（二）本课讲授的内容：
(1)流体力学及热力学基础； (2)建筑给排水及消防设备基本工作原理及应
用技术；
(3)采暖供热的基本工作原理及应用技术； (4)通风和空调（包括制冷）的基本工作原理
及应用技术；
(5)建筑供配电系统、照明电 器和弱电系统（通讯、有线 电视、监控保安）的基本技 术。
（三）本课要求掌握的内容 建筑设备的基本工作原理； 设计或选型计算的最基本方法； 设备的基本结构或系统的集成方法。
（4）流体的重度的定义:对于均质流体， 单位体积（V）的流体所具有的重力G叫 流体的重度.
G (N / m3)
V
mg g
V g为重力加速度
g 9.807m / s2
（5）水和空气的密度
流体的密度或重度是随其温度和所受到 的压力变化而变化的。其中液体的密度或重 度随其温度和所受到的压力变化而变化的量 不大，可视为一固定值；而气体的密度或重 度随其温度和所受到的压力变化而变化的量 比较大，设计计算时通常不能视为一固定值。 水在标准大气压和4℃时的密度为
运动时，快层对慢层产生的是一个拖曳力 ，使慢层加速(作用力) ；相反，慢层对快 层产生一个方向相反的阻滞力，使快层减 速(反作用力) 。我们把一对大小相等、方 向相反的拖曳力和阻滞力称为内摩擦力(粘 滞力)。
（2）流体的粘滞性定义：实验表明流体流动
时将产生内摩擦力，正是由于相邻两流层接 触面上产生的内摩擦力（或称为粘滞力）阻 碍流体质点或流层间（或流层与固体壁面间 ）的相对运动。 我们把在运动状态下，流 体具有的抵抗相对运动或剪切变形的能力， 称为粘滞性。
建筑内部的给水、排水、 采暖、通风、空调系统，都 是以流体作为工作介质，系 统设计的基本理念都涉及到流体力学问题。
第一节流体的主要力学性质
（一）流体的惯性 （1）惯性的定义：物体维持原来运动状态（包 括静止）的特性叫流体的惯性。 （2）惯性的度量：物体惯性的大小用其质量m 大小来度量，质量大的物体惯性大。 （3）流体的密度的定义: