第一章流体流动ppt课件

1、VmimlVmV0TpTpmpMVRT0022.4T pMTpABnmABn1.wwwxxxmAABBnn.VVVxxx组分的质量分数组分的体积分数APimlpAPpA0dzzpppxyzdydxdz研究Z轴方向上的力：下底面的力上底面的力重力为pdxdydxdydzzpp)(gdxdydz0000)(ypyxpxgzpzgdxdydzdxdydzzpppdxdy轴有：对于轴有：对于轴有：对于ghppgzpgzpgzpgdzdpgdzdzzpdyypdxxp022110常数对不可压缩流体：2z1zA，A等压B，B不等压U管压差计动画03a1B()ppg mRa2BAppg ZmgR 1B2BA

2、()pg mRpg ZmgR12ABB()ppgRgZ0Z 12AB()ppgR倾斜液柱压差计倾斜液柱压差计RhA)(AVusuAVwss1122常数常数如常数推而广之：uAAuAuVsuAAuAuwAuAuwss.2211222111222111伯努利方程式的推导1-换热器 2-泵基准面稳态流动系统流体从截面1-1流入从截面2-2流出泵换热器eeeeWQpvuZgUvpugzUWQvpugzU)(2222222222112111pVAVpAFlfeppppvvfevvvvfefeevvehWvdpuZgvdppdvpvdpvhWpdvpvuZgpdvhQUhQQpdvQU2121212121

3、212)()()(22212又又2222121122221211212220222)(21pugzpugzhhpugzWpugzhWpuZgpppvvdpffefepp且无外功加入，则有对理想流体2222121122pugzpugzeeefewWNhpugzWpugz2222121122%20121ppp 2211pgzpgzfefefeHgpguzHgpguzghgpguzgWgpguzhpugzWpugz222212112222121122221211222222位压头动压头静压头有效压头压头损失总压头fehpugzWpugz2222121122冲压头20oC的空气在直径80 mm的水平管

4、中流过，管路中接一文丘里管，文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，其下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失不计。当U管压差计的读数R=25 mm，h = 0.5 m时，求此时空气流量？（当地大气压101.33103 Pa）222121222212112222121112121222222%20079. 03335101330)4905101330()3335101330()(49055 . 081. 91000)(3335025. 081. 913600pupupugzpugzhpugzWpugzppppghppgRpfeaaHg表压表压s/m34. 72 .

5、 1490522 . 133352122112221uAuAuuu联立方程解得h/m8 .13243600V3121hud空气流量1122如图输水系统，水箱内水面维持恒定，输水管直径为603mm，输水量为18.3 m3/h，水流经全部管道不包括排出口的能量损失可按 计算，求1、水箱中水面必须高出排出口的高度H2、若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变，管路能量损失仍按上述公式计算，则水箱内的水面将上升多少米？215uhf0)(00221212122221211uppzHmzhpugzWpugzfe表压s/22m. 24VAV2SS2du7.79mHkg/93J.73152带入柏努利方程，解得

6、uhf8.58mHkg/43J.811533. 205. 12222带入柏努利方程，解得uhuuf所以水面要升高8.58-7.79=0.79米用泵将贮液池中常温下的水送至吸收塔顶部，贮液池水面维持恒定，输水管直径为763mm，排水管出口喷头连接处的压强为6.15104Pa，（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道不包括喷头的能量损失为160J/kg，求泵的有效功率/0)(1015. 6)(02624202214212122221211eseeefeNNwWNWuppzzhpugzWpugz解得表压表压s/101/s/100110001242mStStmcPPcPsPcPPsPdydu

7、yuSFSyuFSyuFaa沲斯托克斯单位：运动粘度：，单位：粘度内摩擦应力内摩擦应力/剪应力剪应力二、 牛顿流体和非牛顿流体与时间无关的粘性流体与时间有关的粘性流体牛顿型流体与非牛顿型流体的流变图 Oa-牛顿型流体；b-假塑性流体；c-胀塑性流体；非牛顿型流体的流动特性d-宾汉塑性流体。 ddydxdyddxdydudydu/剪切速率剪切速率与时间无关的黏性流体ddnuKy 假塑性流体(pseudo plastic fluid) n为流动特性指数，n 1时称为胀塑性流体O与时间无关的黏性流体切稠00dduy 某些液体，如润滑脂、牙膏、纸浆、污泥、泥浆等属于宾汉塑性流体宾 汉 塑 性 流 体

8、( b i n g h a m plastic fluid)O 其中0为屈服应力，Pa; 为刚性系数，Pas。0与时间无关的黏性流体与时间有关的黏性流体1.触变性流体thixotropic fluid）2. 流凝性流体rheopectic fluid）雷诺实验装置1-小瓶 2-细管 3-水箱 4-水平玻璃管 5-阀门 6-溢流装置0003MLLMLMLLdueRdueRaxmuu5 . 0axmuu5 . 0为摩擦系数22udlhf绝对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度，以表示。相对粗糙度 绝对粗糙度与管径的比值，即/d。eR64完全湍流区过渡区湍流区层流区流体在非圆形直管内的流动阻力 在湍流情况

9、下，实验表明，对非圆形截面的通道，可以找到一个与圆形管直径d相当的“直径来代替。eH4drHAr 式中 流道的润湿周边长度，m； A流道的截面积，m2。当量直径水力半径HHrddddAr4424即圆形管：22uhf22udlhf22udlhef22udellhf22udlhf不能判断流型不能判断流型不能确定摩擦系数不能确定摩擦系数常用方法常用方法: :试差法试差法假设一个计算流速计算流速计算计算计算ueR比较复杂管路对于支管1，有对于支管2，有22f,222AABBABupupgzgzh 并联管路： 在A、B 两截面之间列伯努利方程。22f,122AABBABupupgzgzh,1,2A Bh

10、hhfff 所以，并联管路中流动应满足： ,1,2VVVsss 尽管各支管的长度、直径相差悬殊，但单位质量的流体流经两支管的能量损失必然相等，即 主管中的流率等于各支管流率之和，即 分支管路： 以分支点C处为上游截面，分别对支管A和支管B列伯努利方程，得22f,22CCBBCBBupupgzgzh22f,22CCAACAAupupgzgzh22,22AABBAABBupupgzhgzhff,ABVVVsss所以，分支管路中流动应满足: 对于分支管路，单位质量流体在各支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等，即 主管中的流率等于各支管流率之和，即 并联管路与分支管路的计算内容有:已知总流量和各

11、支管的尺寸，要求计算各支管的流量；已知各支管的流量、管长及管件、阀门的设置，要求选择合适的管径；在已知的输送条件下，计算输送设备应提供的功率。 测速管又称毕托(Pitot)管。测速管测定的流速是管道截面上某一点的局部值，称为点速度。 1-静压管2-冲压管测静压能测动能和静压能之和phBpuhrA2222rBAuhhhhur2hCur2缩脉孔板pupugzgz0220122101)(2012120ppuu)(20112120ppCuu)(2212120bappCCuu)(200bappCu12212()1 ()oaboC CuppAA22211ooAuuA应用不可压缩流体的连续性方程孔板小孔截面积管道截面积令12211 ()ooC CCAA则上式变为2()ooabuCpp体积流率为 s2()ooooabVA uC Ap