流体流动基本原理

1、 单位体积流体所具有的质量。单位体积流体所具有的质量。 =m/v kg/m3 =f(t,p) 气体的密度随气体的密度随t，p变化尤其显著，当压力不太高，温度不变化尤其显著，当压力不太高，温度不太低的情况，可视为理想状态。太低的情况，可视为理想状态。根据理想气体定律根据理想气体定律 rtpm niiiv1 niiila11 以以1m3气体为基准气体为基准 以以1kg液体为基准液体为基准 垂直作用于流体单位面积上的力。垂直作用于流体单位面积上的力。 即即 p=f/a n/m2 1atm=101325pa=760mmhg=10.33mh2o=1.033kgf/cm2=1.013bar 1at= 98

2、070pa= 735.6mmhg=10.00mh2o=1.00kgf/cm2=0.9807bar 流体的压力除了用不同的单位计量外，还可以用不同的计量流体的压力除了用不同的单位计量外，还可以用不同的计量基准来表示。基准来表示。以完全真空为基准以完全真空为基准以当时当地大气压为基准以当时当地大气压为基准即即 ： 表压表压=绝压绝压-大气压大气压 真空度真空度=大气压大气压-绝压绝压绝压真空度绝压绝压表压p1p2p0流体压力的两个流体压力的两个物性物性： (1) 流体压力处处与它作用面垂直，且总指向流体作用面；流体压力处处与它作用面垂直，且总指向流体作用面； (2) 流体中任一点压力的大小与所选定

3、的作用面在空间的方位无关流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关 dydu 2/12/1 iiiiivmymy )lg(lg iilx 单位速度梯度上剪应力的大小。单位速度梯度上剪应力的大小。总与速度梯度有关，因此，流体粘性是针对运动的流体而言。总与速度梯度有关，因此，流体粘性是针对运动的流体而言。：pa.s 或或 kg/m.s 或或 p 1p=100cp=0.1pa.s分子摩尔质量分子摩尔质量体积分率；体积分率；式中式中- myi kg/s / s3msmvs质量流量质量流量体积流量体积流量)( 4 流体完全充满管道流体完全充满管道圆管直径：圆管直径：uvds 2 m/s us

4、 kg/mg平均流速平均流速质量流速质量流速vmss ug amvu ass )( 4 截面不为圆形的管道截面不为圆形的管道润湿周边润湿周边流通截面积流通截面积当量直径：当量直径： deder41 h 另外水力学半径：另外水力学半径：(通过对物料衡算得连续性方程通过对物料衡算得连续性方程) vssdvmm 21 即即cuauammss 22211121 对于稳定流动有：对于稳定流动有：02211 cuaua 对对于于同同种种不不压压缩缩流流体体： ddmfs d- 对于不稳定流动：对于不稳定流动：(通过对能量衡算得柏努力方程通过对能量衡算得柏努力方程) 究究对对象象：以以单单位位质质量量流流体

5、体作作为为研研究究对对象象：以以单单位位重重量量流流体体作作为为研研究究对对象象：以以单单位位体体积积流流体体作作为为研研kgwupgzwupgzfej/ 2222222111 液柱液柱mhgugpzhgugpzfe 2222222111 322222111/m 22jwupgzwupgzfe 现对柏努力方程进行讨论有：现对柏努力方程进行讨论有：0, 0, 0 )1(21 fehhuu体体，即即没没有有外外功功加加入入的的静静止止流流的的同同种种流流体体应应用用条条件件：静静止止的的连连续续)( 1221zzgppp ；测静压与压差测静压与压差应用：应用：静静力力学学基基本本方方程程式式- 2

6、211gpzgpz 测量液位；测量液位； 确定液封高度。确定液封高度。 ( (通过对能量衡算得柏努力方程通过对能量衡算得柏努力方程) ) 流体阻力计算流体阻力计算 )2(gugudlhef22 22 局部局部局部阻力：局部阻力：re64 ,2000re 层流层流 du re)( 流流动动型型态态的的判判据据雷雷诺诺数数：gudlhf2 )( 2 直管直管阻力：阻力：沿程沿程直管直管查有关手册或表查有关手册或表湍流湍流 ,4000re ( (通过对能量衡算得柏努力方程通过对能量衡算得柏努力方程) ) 1. 从水堰水塔引水至车间，水塔的水位可视为不变，送水管从水堰水塔引水至车间，水塔的水位可视为不

7、变，送水管的内径为的内径为50mm，管路总长为，管路总长为l，且，且lle流量为流量为vh，水塔水面与，水塔水面与送水管出口间的垂直距离为送水管出口间的垂直距离为h。今用水量增加。今用水量增加50%，需对送水管，需对送水管进行改装。提出了如下方案：进行改装。提出了如下方案： . 将管路换成内径为将管路换成内径为75mm的管子（图的管子（图a） . 在管路上并联一根长度为在管路上并联一根长度为l/2，内径为，内径为50mm的管子（图的管子（图b） . 在管路中并联一根长度为在管路中并联一根长度为l，内径为，内径为25mm的管子（图的管子（图c） 试比较上述三种方案，哪些方案能达到要求？试比较上述

8、三种方案，哪些方案能达到要求？(假设摩擦系假设摩擦系数不变，且管内动能可以忽略数不变，且管内动能可以忽略)2图b图c图a211gudlhudvfs2 422 由已知有：由已知有：2图a121h)2-2(2-21-1 (1)截面为管内侧截面为管内侧注注间列柏努力方程间列柏努力方程与与在截面在截面忽略动能项，则忽略动能项，则 222122222111 fhgugpzgugpz 2/122121)2(2 ldghugudlhhzzhf 756. 2)()22(785. 0785. 02/52/12222 ddldghldghddududvvaaaaassa %6 .175%10011756. 2 用

9、水量增加：用水量增加：间列柏努力方程间列柏努力方程与与在截面在截面3-31-1 (2)2图图b121h.(1) 223123332111 fhgugpzgugpz 间列柏努力方程间列柏努力方程与与在截面在截面2-23-32).(. 222322222333 fhgugpzgugpz (3) .22 (2)(1)233122222111 ffhhgugpzgugpz ：gudlgudlhhzzhhbbbbff2222223231212331 )(42222(2)223231223231 bbbbbbbuugdlgudlgudlh 2图图b121h2/1233123)516(2ldghuuubbb

10、b 265. 1)58()()2516(785. 0785. 02/12/52/1222232 dddghlldghddududvvbbabbssb %5 .26%10011265. 1 用水量增加：用水量增加：的解法有：的解法有：同上同上(1) (3)2图图c121h222121c2/14 4 )2(ududvldghus 又又 177. 1)5025(1)(1)22()(12/12/522/12222222121 dddghlldghddudududvvssc %7 .17%10011177. 1 用水量增加：用水量增加： 2. 在附图中，管径在附图中，管径d1相同，相同，d2等于等于 ，

11、a、b两点距离一两点距离一样。阀门阻力系数相等，管内流量相同。试问：样。阀门阻力系数相等，管内流量相同。试问：（1）压差计读数）压差计读数r1、r2、r3的大小如何？的大小如何？（2）若流动方向改变，）若流动方向改变，r1、r2、r3的读数有何变化？的读数有何变化？d12图图a图图b图图c（1） ra=rbrc 图图 a中，在中，在a，b处列柏努利方程处列柏努利方程图aab(1). 2222fbbbaaahgugpzgugpz 2).(. 2g 2uhppfba 阀阀)3.(22)(2020gurugrppaaba 压差计读数：压差计读数：（1） ra=rbrc 图图 b中，在中，在a，b处列

12、柏努利方程处列柏努利方程图bab阀阀fbbbaaahgugpzgugpz 2222 )4(. 2)(2uhzzgppfbaba 阀阀bbbbaagrrzgpgzp0)( 压差计读数：压差计读数：)5(. )()( 0bbabagrzzgpp babrrgur 即有：即有：中有：中有：代入代入 2(4)20 （1） ra=rbrc图babcbabcfffababffabbabaffbbbaaarrrrrhhhguuuuddhhguuzzgp p hhgugpzgugpzc 2:(6) 2 2)6.(2)( 22ba 22122222阀阀阀阀缩小缩小阀阀缩小缩小阀阀缩小缩小式右边式右边即即截面间列柏努力方程截面间列柏努力方程与与中，在中，在图图 （2）若流向相反，则）若流向相反，则 3. 离心泵将真空锅中的离心泵将真空锅中的20水通过直径为水通过直径为100mm的管路送的管路送往敞口的高位槽中，两液面差为往敞口的高位槽中，两液面差为10m，真空锅装有真空表，真空锅装有真空表p1且且读数为读数为600mmhg。泵进口处真空表读数为。泵进口处真空表读数为294mmhg，在出口，在出口管路上有一孔板流量