流体力学基本原理研究
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2、影响因素：温度和压力 （1）液体 —
认为不可压缩的流体，与压力无关，温度升 高，密度降低。
（3）混合物的密度
1）液体混合物的密度ρm
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
其中xwi
mi m总
当m总 1 kg时， xwi mi
假设混合后总体积不变，
V总
单位为m3/kg。
在数值上:
1
2）比重(相对密度)：某物质的密度与4℃下的水的密度的比
值，用 d 表示。
d
,
4 C水
4C水 1000kg / m3
二、流体的静压强
1、压强的定义 流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强， 简称压强。
pP 或 A
SI制单位：N/m2，即Pa。 其它常用单位有： atm（标准大气压）、工程大气压 kgf/cm2、bar；流体柱
xwA
1
xwB
2
xwn
n
m总
m
1 xwA xwB xwn
m 1 2
n
——液体混合物密度计算式
2)气体混合物的密度
取1m3 的气体为基准,令各组分的体积分率为:
xvA,xvB,…,xVn, 其中:
当V总=1m3时， xVi Vi 由 m 知，
V
混合物中各组分的质量为： 1xVA, 2 xVB,......, xVn
（1）压力测定
U型管压差计
P1 P2
H
R
A ' A'
A-A’为等压面
PA=PA’ PA= P1+ g ( H+R ) PA’=P2+ ’ g R+ gH P1 - P2= R g (’- ) 如测量气体
0
P1 - P2= R g ’ 一臂通大气?
微差压差计 — 放大读数
P1
P2
a b
特点：
（1）内装两种密度相 近且不互溶的指示 剂；
若混合前后, 气体的质量不变，
m总 1x1 2x2 ....... nxn mV总
当V总=1m3时, m 1x1 2 x2 ...... n xn
m
PM m RT
——气体混合物密度计算式 ——理想气体混合物密度计算式
3.与密度相关的几个物理量
1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，
1.流体某一深处的压力与深度和密度有关。
2.液面上方流体压力改变，液体内部压力随着改 变且变化值相同（巴斯葛定律）。
3.静止的、连续的同一流体内、同一水平面处各 点压力相等。( 等压面 )
4.压力或压差可用液柱高度表示。
H =（P2 - P0）/ g
1
p2 p1 gz1 z2
2
Z1
Z2
3、流体静力学基本方程的应用
R （2）U型管两臂各装 扩大室（水库）。
P1-P2=（a- b）Rg
倾斜液柱压差计
R1
R= R1 sin
(2) 液位的测定
液位计的原理——遵循静止液体内部压强变化的规律, 是静力学基本方程的一种应用。
液柱压差计测量液位的方法：
由压差计指示液的读数R可以计算 出容器内液面的高度。
当R＝0时，容器内的液面高度将
达 到 允 许 的 最 大 高 度 ， 容 器 内 液 面
愈低，压差计读数R越大。
'
R
远距离控制液位的方法：
B
压缩氮气自管口 经调节阀通入，调 节气体的流量使气 流速度极小，只要 在鼓泡观察室内看 出有气泡缓慢逸出 即可。
R
Ah
压差计读数R的大小，反映出贮罐内液面的高度 。
(3) 液封高度的计算
一、流量与流速
质量流量，用 流量 体积流量，用
m 表示，kg V表示，m 3
s s
m V
质量流速
m
G
又称质量通量，单位为 kg/m2s
A
流速
体积流速
----- 平均 流速u V
vdA
A
，单位：m/s
A
A
点速度
v，单位m/s
关系： G u
m GA uA
对于圆形管道
A d2
4
u
VS
d
1）绝对压强（绝压）： 流体体系的真实压强称为绝对压强。 2）表压 强（表压）： 压力上读取的压强值称为表压。
3）真空度： 真空表的读数
绝对压强、真空度、表压强的关系为
表压
实测压力
绝对压
真空度 绝压（余压）
大气压 实测压力
绝对零压
表压＝绝对压-大气压 真空度＝大气压 - 绝对压
2、静力学方程的讨论
（2）气体 —
为可压缩性的流体，通常（压力不太高， 温度不太低）时可按理想气体处理，否 则按真实气体状态方程处理。
MP
RT
0T0 P
TP0
第一节 流体静力学基本方程式
研究外力作用下的平衡规律 一、密度 1.定义：单位体积流体所具有的质量。
ρ= m / V [ kg / m3] 流体中某点密度：
液封的作用： 若设备内要求气体的压力不超过某种限度时，液封的作 用 就是： 当气体压力超过这个限度时，气体冲破液封流出，又称 为安全性液封。
若设备内为负压操作，其作用是： 液封需有一定的液位，其高度的确定就是根据流体静力 学基本方程式。
液封 p
p 气体
气
水
R
真空表
气
R R
第二节 流体在管内的流动
第一章
流体流动
概述
一．连续介质模型
把流体视为由无数个流体微团（或流体
质点）所组成，这些流体微团紧密接触，
u
彼此没有间隙。这就是连续介质模型。
流体微团（或流体质点）：
宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有 维度的点；
同时微观上足够大，它里面包含着许许多多的分子， 其行为已经表现出大量分子的统计学性质。
2
4
d 4VS
u
二．稳定流动与不稳定流动
流动参数都不随时间而变化，就称这种流动为稳定流 动。否则就称为不稳定流动。
三、连续性方程
衡算范围：取管内壁截面1-1’与截面2-2’间的管段。衡算基准：1s
对于连续稳定系统：
1
2
1’ 2’
m1 = m2 m =V = uA
二 、流体的特性 1、流动性,流体不能承受拉力； 2、没有固定形状，形状随容器而变； 3、流体流动—外力作用的结果； 4、连续性（除高度真空情况）。 5、压缩性
可压缩性流体—气体 不可压缩性流体—液体
三、流体所受到的力
流
体
所
受
的
力表 质
量 面
力 力
如重力、离心力等，属 于非接触性的力。
法 向 力 切 向 力
高度（mmH2O，mmHg 等）。
换算关系为：
1atm 1.033kgf / cm2 760mmHg 10.33mH2O 1.0133bar 1.0133105 Pa
1工程大气压 1kgf / cm2 735.6mmHg 10mH2O 0.9807bar 9.807104 Pa
2、压强的表示方法
认为不可压缩的流体，与压力无关，温度升 高，密度降低。
（3）混合物的密度
1）液体混合物的密度ρm
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
其中xwi
mi m总
当m总 1 kg时， xwi mi
假设混合后总体积不变，
V总
单位为m3/kg。
在数值上:
1
2）比重(相对密度)：某物质的密度与4℃下的水的密度的比
值，用 d 表示。
d
,
4 C水
4C水 1000kg / m3
二、流体的静压强
1、压强的定义 流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强， 简称压强。
pP 或 A
SI制单位：N/m2，即Pa。 其它常用单位有： atm（标准大气压）、工程大气压 kgf/cm2、bar；流体柱
xwA
1
xwB
2
xwn
n
m总
m
1 xwA xwB xwn
m 1 2
n
——液体混合物密度计算式
2)气体混合物的密度
取1m3 的气体为基准,令各组分的体积分率为:
xvA,xvB,…,xVn, 其中:
当V总=1m3时， xVi Vi 由 m 知，
V
混合物中各组分的质量为： 1xVA, 2 xVB,......, xVn
（1）压力测定
U型管压差计
P1 P2
H
R
A ' A'
A-A’为等压面
PA=PA’ PA= P1+ g ( H+R ) PA’=P2+ ’ g R+ gH P1 - P2= R g (’- ) 如测量气体
0
P1 - P2= R g ’ 一臂通大气?
微差压差计 — 放大读数
P1
P2
a b
特点：
（1）内装两种密度相 近且不互溶的指示 剂；
若混合前后, 气体的质量不变，
m总 1x1 2x2 ....... nxn mV总
当V总=1m3时, m 1x1 2 x2 ...... n xn
m
PM m RT
——气体混合物密度计算式 ——理想气体混合物密度计算式
3.与密度相关的几个物理量
1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，
1.流体某一深处的压力与深度和密度有关。
2.液面上方流体压力改变，液体内部压力随着改 变且变化值相同（巴斯葛定律）。
3.静止的、连续的同一流体内、同一水平面处各 点压力相等。( 等压面 )
4.压力或压差可用液柱高度表示。
H =（P2 - P0）/ g
1
p2 p1 gz1 z2
2
Z1
Z2
3、流体静力学基本方程的应用
R （2）U型管两臂各装 扩大室（水库）。
P1-P2=（a- b）Rg
倾斜液柱压差计
R1
R= R1 sin
(2) 液位的测定
液位计的原理——遵循静止液体内部压强变化的规律, 是静力学基本方程的一种应用。
液柱压差计测量液位的方法：
由压差计指示液的读数R可以计算 出容器内液面的高度。
当R＝0时，容器内的液面高度将
达 到 允 许 的 最 大 高 度 ， 容 器 内 液 面
愈低，压差计读数R越大。
'
R
远距离控制液位的方法：
B
压缩氮气自管口 经调节阀通入，调 节气体的流量使气 流速度极小，只要 在鼓泡观察室内看 出有气泡缓慢逸出 即可。
R
Ah
压差计读数R的大小，反映出贮罐内液面的高度 。
(3) 液封高度的计算
一、流量与流速
质量流量，用 流量 体积流量，用
m 表示，kg V表示，m 3
s s
m V
质量流速
m
G
又称质量通量，单位为 kg/m2s
A
流速
体积流速
----- 平均 流速u V
vdA
A
，单位：m/s
A
A
点速度
v，单位m/s
关系： G u
m GA uA
对于圆形管道
A d2
4
u
VS
d
1）绝对压强（绝压）： 流体体系的真实压强称为绝对压强。 2）表压 强（表压）： 压力上读取的压强值称为表压。
3）真空度： 真空表的读数
绝对压强、真空度、表压强的关系为
表压
实测压力
绝对压
真空度 绝压（余压）
大气压 实测压力
绝对零压
表压＝绝对压-大气压 真空度＝大气压 - 绝对压
2、静力学方程的讨论
（2）气体 —
为可压缩性的流体，通常（压力不太高， 温度不太低）时可按理想气体处理，否 则按真实气体状态方程处理。
MP
RT
0T0 P
TP0
第一节 流体静力学基本方程式
研究外力作用下的平衡规律 一、密度 1.定义：单位体积流体所具有的质量。
ρ= m / V [ kg / m3] 流体中某点密度：
液封的作用： 若设备内要求气体的压力不超过某种限度时，液封的作 用 就是： 当气体压力超过这个限度时，气体冲破液封流出，又称 为安全性液封。
若设备内为负压操作，其作用是： 液封需有一定的液位，其高度的确定就是根据流体静力 学基本方程式。
液封 p
p 气体
气
水
R
真空表
气
R R
第二节 流体在管内的流动
第一章
流体流动
概述
一．连续介质模型
把流体视为由无数个流体微团（或流体
质点）所组成，这些流体微团紧密接触，
u
彼此没有间隙。这就是连续介质模型。
流体微团（或流体质点）：
宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有 维度的点；
同时微观上足够大，它里面包含着许许多多的分子， 其行为已经表现出大量分子的统计学性质。
2
4
d 4VS
u
二．稳定流动与不稳定流动
流动参数都不随时间而变化，就称这种流动为稳定流 动。否则就称为不稳定流动。
三、连续性方程
衡算范围：取管内壁截面1-1’与截面2-2’间的管段。衡算基准：1s
对于连续稳定系统：
1
2
1’ 2’
m1 = m2 m =V = uA
二 、流体的特性 1、流动性,流体不能承受拉力； 2、没有固定形状，形状随容器而变； 3、流体流动—外力作用的结果； 4、连续性（除高度真空情况）。 5、压缩性
可压缩性流体—气体 不可压缩性流体—液体
三、流体所受到的力
流
体
所
受
的
力表 质
量 面
力 力
如重力、离心力等，属 于非接触性的力。
法 向 力 切 向 力
高度（mmH2O，mmHg 等）。
换算关系为：
1atm 1.033kgf / cm2 760mmHg 10.33mH2O 1.0133bar 1.0133105 Pa
1工程大气压 1kgf / cm2 735.6mmHg 10mH2O 0.9807bar 9.807104 Pa
2、压强的表示方法