第一章流体流动1

1、1. 流体流动主要内容n讨论黏性流体流动的基本原理，并运用这些原理分析和计算流体的输运问题。1.1 流体性质1.2 流体静力学1.3 流体流动概述及基本方程1.4 动量传递动量传递现象1.5 流体在管内流动的阻力1.6 流体输运管路的计算1.7 流量的测量1.8 非牛顿流体的流动1. 流体流动n研究对象 在航空、航天、航海，石油、化工、能源、环境、材料、医学和生命科学等领域，尤其是化工、石油、制药、生物、食品、轻工、材料等许多生产领域以及环境保护和市政工程等，涉及的对象多为流体。 气体和液体统称为流体。化工生产中的大部分物料为流体。1.1 流体性质包括连续介质假定密度压缩性黏度1.1 流体性质

2、(1)连续介质假定流体质点（V）流体分子自由程流体质点尺寸 大气压大气压表压表压 = 绝压大气压绝压大气压（2 2）被测流体的压力）被测流体的压力 大气压大气压真空度真空度 = 大气压绝压大气压绝压= 表压表压1.2.2 静止流体的压力特定Z1Z212静止液体内的压强分布静止液体内的压强分布研究的目的研究的目的：了解流体在重力和压力下的平衡规律，了解流体在重力和压力下的平衡规律，讨论静止流体内部压力的变化规律讨论静止流体内部压力的变化规律1.2.3 流体静力学方程ZyxdZZppPdxdydz微元流体的静力学平衡微元流体的静力学平衡（1）重力：重力：（2）作用于上底面积的压力：作用于上底面积的

3、压力：（3）作用于下底面积的压力：作用于下底面积的压力：由于液柱静止，故：由于液柱静止，故： gdxdydzdxdydzzpp)(pdxdyoFzZyxdZZppPdxdydz在在Z轴上，作用于该立方体（流体质点）上的力轴上，作用于该立方体（流体质点）上的力0)(gdxdydzdxdydzxpppdxdy0gzp整理得：整理得：X轴方向力的平衡式：轴方向力的平衡式：0 xpy轴方向力的平衡式：轴方向力的平衡式：0yp流体平衡微分方程流体平衡微分方程将上式分别乘以dz、 dx、 dy，并相加各式gdzdzzpdyypdxxp0 gdzdp不可压缩流体.const.constgzp流体静力学的基本

4、方程式流体静力学的基本方程式 (该方程亦适用于气体）该方程亦适用于气体）推导过程见推导过程见 柴诚敬主编化工原理，不要求掌握。柴诚敬主编化工原理，不要求掌握。常数2211gzpgzp如液面压强为如液面压强为P0, 则静止液体内任一点压强为则静止液体内任一点压强为：ghpp0于是有：）（2112zzgpp变形整理有：与液面高度差与液面高度差说明：说明：上式仅适用于重力场中静止的上式仅适用于重力场中静止的 不可压缩流体不可压缩流体。但对于气体若压强变化不大，密度可近似取平但对于气体若压强变化不大，密度可近似取平均值而视为常数，则上式亦可使用均值而视为常数，则上式亦可使用静止流体内部静压强仅与垂直位

5、置有关，而与静止流体内部静压强仅与垂直位置有关，而与水平位置无关水平位置无关。水越深压强越大，天空越高气。水越深压强越大，天空越高气压越低。压越低。等压面：静止的，连续的同一流体内处于同一等压面：静止的，连续的同一流体内处于同一水平面上的各点压强处处相等水平面上的各点压强处处相等。ghpp01.2.4 流体静力学方程的应用(1) 压力和压力差的测量2p1p2112基准面基准面指示液指示液LiU形压差计形压差计z2z1被测流体被测流体LRh34003-4面为等压面，面为等压面， p3p4ghpp 13 gRRhzzgppi1224 gRgzpgzp i2211当被测管道水平放置时，当被测管道水平

6、放置时，两测压口处于等高面上两测压口处于等高面上， z1 z2，U形压差计直接测得两点的压差，即形压差计直接测得两点的压差，即 gRpp i21当测量气体时当测量气体时gRppi21 1.2.2 流体静力学方程的应用说明：如说明：如U管的一侧与大气相通，管的一侧与大气相通， 则所测的则所测的数值为该截面处流体的表压强数值为该截面处流体的表压强微差压差计（双液体微差压差计（双液体U管压差计）管压差计） gRpp1221 RL2L1Gp1p2微差压差计微差压差计 R R倾斜液柱压差计倾斜液柱压差计（Inclined manometer） 1.2.2 流体静力学方程的应用1.2.2 流体静力学方程的应用(2) 液位的测量 测定液位的仪表叫液位计，大多数液位