第一节流体力学基础知识

（3）过流断面：流体运动时，与元流或总流全部流线正交 的横断面。以dw或w示之，单位：m2或cm2。
注意：均匀流的过流断面为平面；
非均匀流的过流断面一般为曲面，其中渐变 流的过 流断面可视为平面。
（4）流量
➢ 体积流量：流体运动时，单位时间内通过过流断面的流体 体积。以Q表示，单位：m3/s，L/s。
（三）流体的压缩性和热胀性
1.流体的压缩性 流体受压，体积缩小，密度增大的性质，称为流
体的压缩性。
2.流体的热胀性 流体受热，体积膨胀，密度减小的性质，称为流
体的热胀性。
3.液体的压缩性与热胀性
液体的压缩性与热胀性都很小。
4.气体的压缩性与热胀性
气体的具有显著的压缩性与热胀性。理想气体
状态方程：
3.流体静压强的特征
(1)流体静压强 p 的方向必定沿着作用面的内法线方向; (2)任意点的流体静压强只有一个值，它不因作用面的方位 改变而改变。
二.流体静压强的分布规律
1.静水压强基本方程式※
P0 GP
Baidu Nhomakorabea
P0 p0
p0gh
p
pp0pgh
Gh A
p
-------又称静水力学基本方程式
pa
p a gh p a 水池（坝）壁相对压强分布图
第一章 基本知识
第一节 流体力学基础知识
▪ 物质的三种形态：固体、液体和气体 ▪ 流体力学 ----- 研究流体平衡和运动的 力学
规律及其应用的科学。
第一节 流体的主要物理性质
一. 流体的密度和容重 （一）密度 1 . 密度：对于均质流体，单位体积的质量。
M kg/m3
V
2 . 容重：对于均质流体，单位体积的重量。
G N/m3 V
3.密度与容重的关系
GMgg
VV
4.密度和容重与压力、温度的关系
❖ 压力升高
流体的密度和容重增加；
❖ 温度升高
流体的密度和容重减小。
（二）流体的粘滞性
1. 流体粘滞性的概念
流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩
擦力（粘滞力）以反抗流体相对运动的性质。
2.粘滞性的表示形式
天然河 流
2、恒定流与非恒定流 （1）恒定流 ：流体运动时，流体中任一位置的压 强、流速等运动要素不随时间变化的流动。 （2）非恒定流 ：流体运动时，流体中任一位置的 运动要素如压强、流速等随时间变化的流动。
注意：自然界中都是非恒定流，工程中取为恒定流。
3、流线与迹线 （1）流线：同一时刻连续流体质点的流动方向线。 （2）迹线：同一质点在连续时间内的流动轨迹线。
2.绝对压强与相对压强
pA
A点相对压强 p
pa
A点绝对压强 pA
大气压强 B点真空度pk (98kN/m2)
B
B点绝对压强pB
绝对压强
0
0
•绝对压强：是以完全真空为零点计算的压强，用P'表示。 •相对压强：是以大气压强Pa为零点计算的压强，用P表示。
绝对压强与相对压强的关系： P = P’ - Pa
C．—0.4个大气压
D．—0.6个大气压
练习
3、油的密度为800kg/m3，油处于静止状态，油面与大气接触，
则油面下0.5m处的表压强为 kPDa。
（A）0.8 ；（B）0.5；（C）0.4；（D）3.9
4、静止油面(油面上为大气)下3m深度处的绝对压强为—
__D__(油的密度为800kg/m3，当地大气压为100kPa) A．3kPa
3.流体静压强的测量
文丘里流量计是一种常用的测量有压管道流量的装置， 属压差式流量计，常用于测量空气、天然气、煤气、水等 流体的流量。它包括“收缩段”、“喉道”和“扩散段”3 部分，安装在需要测定流量的管道上。
以N-N为等压面，则：
pA gh1 pB gh2 Hggh
pA pB (Hg 1)h 12.6h
P R T
二、流体静压强及其分布规律
（一）流体的静压强及其特征
Ⅰ Ⅱ
1.流体静压强的概念
lim P
a
p
P ( N/m2 )
0
p称为a点的静压强
2.静压强的单位 ➢从压强的定义出发: 力/面积
国际单位: N/m2 (以符号Pa表示) ➢用大气压的倍数表示:
国际单位: 标准大气压 1标准大气压=101325Pa=1.01325bar(巴)
4、均匀流与非均匀流
（1）均匀流：流体运动时，流线是平行直线的流 动。
（2）非均匀流：流体运动时，流线不是平行直线 的流动。
1）渐变流：流体运动中流线接近于平行线的流动。
2）急变流：流体运动中流线不能视为平行线的流动。
5、元流、总流、过流断面、流量与断面平均流速
（1）元流：流体运动时，在流体中取一微小面积dw，并在 dw面积上各点引出流线并形成的一股流束。 （2）总流：流体运动时，无数总流的总和。
B．23.5kPa C．102.4kPa
D．123.5kPa
作业
• 水深5m处的相对压强约为多少kPa。
三、恒定流的连续性方程
（一）流体运动的基本概念
1、压力流与无压流 （1）压力流：流体在压差作用下流动时，流体整 个周围和固体壁相接触，没有自由表面，如供热管 道。
供热管道
（2）无压流：液体在重力作用下流动时，液体的 部分周界与固体壁相接触，部分周界与气体相接触， 形成自由表面，如天然河流等。
动力粘滞系数μ kg/m·s 运动粘滞系数ν m2/s
3.粘滞性与温度、压力的关系 粘滞性受温度影响大，受压力影响小。 液体的粘滞性随温度的升高而降低。 气体的粘滞性随温度的升高而增加。 原因分析：粘滞性是流体分子间的吸引力和分子不 规则的热运动产生动量交换的结果。液体，分子间 的吸引力是决定性因素；气体，分子间的热运动是 决定性因素。
g
注：水银的密度是13.6g/cm3
练习
•A、B两管平齐，里面盛满水，下面的U形管里充有水银，水
银柱高差为Δh=20cm,则A、B两管中的压强差值为（ ）B
kPa。
A. 20.1 B. 24.7
C. 26.7 D. 1.96
作业
• 如图所示,用U形水银压差计测量水管A、B两点的压强差, 水银面高hp=10cm, A、B两点压强差为多少kPa。
•真空度：是指某点的绝对压强不足于一个大气压强的部 分，用Pk表示。即：
Pk = Pa - P' = -P
练习1
1、某点的绝对压强是30KN/m2，相对压强是多大？真空度是 多大？
-68KN/m2；68KN/m2
2、绝对压力为0.4个大气压，其真空度为（D ）。
A．0.4个大气压
B．0.6个大气压